FR2614812A1

FR2614812A1 - Appareil et procede de coulee de metal a contre-gravite, avec exclusion d'air

Info

Publication number: FR2614812A1
Application number: FR8806154A
Authority: FR
Inventors: George D Chandley
Original assignee: Metal Casting Technology Inc
Current assignee: Metal Casting Technology Inc
Priority date: 1987-05-07
Filing date: 1988-05-06
Publication date: 1988-11-10
Anticipated expiration: 2008-05-06
Also published as: CN88102623A; CN1015519B; IN170880B; DE3815828A1; GB8810587D0; IT8867421A0; DE3815828C2; SU1722218A3; CA1317437C; YU89588A; IT1219274B; MX169962B; GB2204816B; JPH0586312B2; AU610878B2; AU1538288A; BR8802221A; JPS6440162A; GB2204816A; FR2614812B1

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LA COULEE A CONTRE-GRAVITE DE METAL FONDU AVEC EXCLUSION D'AIR DANS UN MOULE PERMEABLE AUX GAZ ENFERME HERMETIQUEMENT DANS UNE CHAMBRE DANS LAQUELLE ON PEUT FAIRE LE VIDE, COMPORTANT UNE EXTREMITE LIBRE D'UN TUYAU DE REMPLISSAGE POUR LES CAVITES DU MOULE QUI EN FAIT SAILLIE. ON DEPLACE LE TUYAU DE REMPLISSAGE 40 PAR RAPPORT A UN CREUSET 62 ENFERME DANS UNE ENCEINTE 60, CONTENANT LE METAL FONDU, SOUS UNE ATMOSPHERE DE GAZ INERTE DEPOURVUE D'AIR, POUR FAIRE AVANCER L'EXTREMITE LIBRE DU TUYAU DE REMPLISSAGE, A TRAVERS UNE OUVERTURE 74 DE L'ENCEINTE DU CREUSET, JUSQU'A UNE POSITION SITUEE AU-DESSOUS DU METAL FONDU 64, DE FACON QUE L'EVACUATION DE LA CHAMBRE PRODUISE LE REMPLISSAGE DU MOULE. ON EMPECHE L'AIR D'ENTRER DANS L'ENCEINTE DU CREUSET PAR SON OUVERTURE EN MAINTENANT LA SURFACE DU METAL FONDU ET L'ATMOSPHERE AMBIANTE A UNE DISTANCE MUTUELLE SUFFISANTE AVANT D'INSERER LE TUYAU DE REMPLISSAGE, POUR EMPECHER DES COURANTS D'AIR CIRCULANTS DE FAIRE PASSER DE L'AIR JUSQU'AU METAL A TRAVERS L'OUVERTURE.

Description

APPAREIL ET PROCEDE DE COULEE DE METAL A CONTRE-GRAVITE.

AVEC EXCLUSION D'AIR

La présente invention se rapporte à des procédés et des appareils pour la coulée contre la gravité ou à contre-gravité (en anglais "Countergravity casting") de

métaux, en particulier de métaux réactifs, tels que cer-

tains alliages, contenant des éléments qui. réagissent, aux températures de coulée, sur l'air formant des oxydes

et/ou des nitrures, nocifs pour le produit coulé.

Pour obtenir une coulée de bonne qualité de tels métaux réactifs, il faut effectuer toutes les opérations

de coulée, pendant lesquelles le métal est à une tempé-

rature à laquelle il réagit sur l'air, avec exclusion de l'air, au moyen d'une dépression ou par remplacement de l'air par un gaz inerte. Un procédé et un appareil d'utilisation générale pour la coulée à contregravité avec une telle exclusion d'air sont divulgués dans les brevets US 3 863 706 et 3 900 064. Selon ces brevets, un compartiment étanche à l'air, dans lequel on peut faire le vide, est monté au-dessus d'une enceinte étanche à

l'air d'un creuset de fusion pour le métal, le comparti-

ment ayant accès au creuset par un conduit étanche à l'air s'étendant à partir du compartiment à travers le haut de l'enceinte du creuset, le conduit comportant un tiroir de fermeture intermédiaire. Une chambre pouvant

être divisée verticalement située à l'intérieur du com-

partiment, reçoit un moule perméable et est fermée her-

métiquement autour de lui, l'extrémité inférieure d'un tuyau de remplissage du moule faisant saillie du fond de

la chambre.

Au cours de l'utilisation de cet appareil décrit dans les brevets, on a placé une charge de métal fondu à

couler dans le creuset en fondant des lingots de celui-

ci dans le creuset, l'enceinte du creuset étant évacuée

jusqu'à obtention d'un vide poussé. Au cours de la cou-

lée, on place un moule dans la chambre à moules à l'in-

térieur du compartiment, la chambre et le compartiment étant chacun fermés hermétiquement et vidés de gaz, et on les recharge ainsi que l'enceinte du creuset, de gaz inerte, par exemple d'argon, jusqu'à obtention d'un vide de même degré. La soupape du conduit étant ouverte, on fait descendre la chambre sur le conduit, jusqu'à ce que l'extrémité en saillie du tuyau de remplissage du moule se trouve au-dessous de la surface du métal fondu se trouvant dans le creuset. On évacue alors la chambre jusqu'à obtention d'un vide suffisamment poussé pour

faire couler le métal fondu à travers le passage de rem-

plissage pour remplir les cavités du moule. Après un

durcissement suffisant du métal dans les cavités du mou-

le, on augmente la pression dans la chambre et le com-

partiment, et l'on retire la chambre de l'enceinte du

creuset, pour l'introduire dans le compartiment pour re-

tirer le moule de la chambre et du compartiment.

Bien qu'on ait très bien réussi, avec le procédé et l'appareil conformes à ces brevets, à produire des pièces coulées de bonne qualité en métaux réagissant sur l'air, la présence du compartiment extérieur autour de la chambre à mouleS et son conduit pourvu d'une soupape

raccordé i l'enceinte du creuset sont des appareils co -

teux qui compliquent- l'opération et imposent des res-

trictions d'utilisation fâcheuseS. Par exemple, le com-

partiment extérieur nécessite des portes pouvant être

fermées hermétiquement pour permettre d'accéder à l'in-

térieur de la chambre pour insérer et retirer le moule,

ce qui entrave ces opérations. Le compartiment est expo-

se, par conduction, à la chaleur de l'enceinte du creu-

set en raison du conduit de liaison et, lorsque la sou-

pape est ouverte, il est exposé à la chaleur qui y est

contenue, ce qui rend difficile le refroidissement ap-

proprié du compartiment. Le placement du mécanisme d'abaissemrient ou d'élévation de la chambre en partie à l'intérieur du compartiment implique une complexité de fermeture étanche du compartiment autour d'éléments mobiles qui y pénètrent, ainsi que l'empêchement d'accéder au mécanisme et au moule, lorsque le compartiment est

fermé hermétiquement.

D'autres solutions de l'art antérieur ne par-

viennent pas, bien qu'elles évitent l'appareil complexe

décrit précédemment, à contenir effectivement l'atmos-

phère inerte à l'intérieur du creuset contenant le métal fondu. La présente invention permet de supprimer le

compartiment pour la chambre à moules, et son raccorde-

ment par un conduit pourvu d'une soupape avec l'enceinte

du creuset de l'appareil tel que divulgué dans les bre-

vets précités, tout en maintenant une atmosphère inerte

effective à la surface du métal fondu.

Ce perfectionnement important a été rendu possi-

ble en partie par la conception d'un nouvel appareil

dans lequel des moyens sont prévus pour séparer la sur-

face supérieure du métal fondu d'une distance à une source d'atmosphère environnante au-delà de l'ouverture suffisante pour empêcher des courants d'air circulants

(appelés zones de Brillion) d'admettre de l'air à tra-

vers l'ouverture de l'enceinte du creuset jusqu'au métal et pour maintenir la surface du métal à cette distance,

sauf pendant le remplissage du moule.

Dans des modes de réalisation préférés, la dis-

tance entre la surface supérieure du métal et l'atmos-

phère environnante est d'au moins 8 pouces (20 cm), de préférence d'au moins 18 pouces (45 cm). Un moyen

d'écartement préféré consiste en un écran flexible com-

pressible de façon réversible, positionné entre l'ouver-

ture de l'enceinte du creuset et l'ouverture formée dans la chambre dans laquelle on peut faire le vide, par laquelle fait saillie l'extrémité libre du tuyau de

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remplissage. Lorsqu'on insère le tuyau de remplissage dans l'enceinte du creuset au-dessous de la surface de métal fondu, l'écran se comprime. Pendant le processus

d'insertion, on fait le vide dans la chambre pour pro-

duire une pression à l'intérieur du moule inférieure à

la pression de gaz inerte dans l'enceinte du creuset.

Cela fait passer du gaz inerte et du métal fondu de l'enceinte du creuset dans le moule. Lorsque les cavités

du moule ont été remplies, on retire le tuyau de rem-

plissage par l'ouverture de l'enceinte du creuset,

l'écran reprenant alors sa forme initiale.

Un autre moyen d'écartement préféré consiste en

un élément mobile qui fait partie de l'enceinte du creu-

set qui se comprime également lorsque l'extrémité libre du tuyau de remplissage fait saillie i l'intérieur de l'enceinte du creuset; de préférence, la compression a

lieu lorsque la paroi supérieure de l'enceinte du creu-

set entre en contact avec la paroi inférieure de la chambre contenant le moule, dans laquelle on peut faire le vide. Lorsque la coulée est achevée et que le tuyau

de remplissage est retiré, cet élément reprend sa posi-

tion initiale.

L'un des avantages de cet appareil et de ce pro-

cédé consiste en ce qu'on peut effectuer la coulée sans les enceintes fermées hermétiquement complexes de l'art antérieur. Pour cela, le tuyau de remplissage comporte

une surface imperméable aux gaz, et une pression suffi-

sante de gaz inerte est maintenue dans l'enceinte du creuset pour empêcher l'air d'accéder à l'intérieur de l'enceinte du creuset par son ouverture à partir d'une source d'air située au-delà. De préférence, la pression de gaz inerte est légèrement supérieure à la pression atmosphérique. Les pertes de gaz inerte à destination de

l'atmosphère par l'ouverture qui en résultent sont mini-

males si le gaz inerte est l'argon (densité supérieure à

celle de l'air) ou l'azote (densité légèrement inférieu-

re à celle de l'air), ou un autre gaz ayant une densité au moins approximativement égale à celle de l'azote dans

les mêmes conditions.

Non seulement la complexité de l'appareil de l'art antérieur est supprimée de cette façon, mais on peut en outre, avec un tuyau de remplissage de longueur appropriée, maintenir la chambre contenant le moule à

distance de l'enceinte du creuset et l'en isoler thermi-

quement par de l'air atmosphérique ou du gaz inerte, ce

qui permet un refroidissement de la chambre plus effica-

ce et moins coûteux. En outre, le tuyau de remplissage est accessible pendant les opérations de coulée pour y effectuer des opérations, par exemple sa fermeture par

sertissage selon le brevet US 4 589 966.

Un autre avantage, utile pour mouler de grandes

pièces, consiste en ce que le temps nécessaire pour fai-

re le vide dans le système et le remplir de gaz inerte

est réduit.

Dans le procédé et l'appareil préférés, on pré-

voit un couvercle amovible pour l'ouverture de '1 enve-

loppe du creuset, que l'on peut mettre en contact étan-

che avec l'enceinte autour de l'ouverture. Ce couvercle, qui est retiré avant les opérations de coulée et remis en place après, peut s'ajuster étroitement à l'ouverture

et être relativement léger et facile à manipuler manuel-

lement, du fait qu'il n'a pas à résister à l'évacuation de l'enceinte. Pour fondre une nouvelle charge de lingot

du métal sous un vide poussé, on prévoit un autre cou-

vercle plus grand, plus lourd, non perforé, pouvant éga-

lement être joint hermétiquement à l'enceinte autour de l'ouverture, et pouvant être manipulé par un dispositif de levage mécanique. Après la fusion sous vide du métal

et la recharge de l'enceinte par du gaz inerte, on rem-

place le couvercle le plus grand par le couvercle le

plus petit.

Dans le procédé et l'appareil, on envoie dans la

chambre contenant le moule du gaz inerte en plus de ce-

lui provenant de l'enceinte du creuset, pour faciliter les opérations de purge et/ou pour augmenter la pression dans la chambre ensuite. On obtient alors les avantages

d'un raccordement d'évacuation avec le moule.

Sur le dessin annexé:

- les figures 1 et 2 sont des vues en coupe la-

térale- schématiques d'un appareil préféré selon l'inven-

tion, illustrant des stades successifs dans la mise en oeuvre des procédés de l'invention;

- les figures 3 et 4 sont des vues en coupe la-

térale schématiques d'un autre appareil préféré selon l'invention, illustrant également des stades opératoires successifs;

- la figure 5 est une vue analogue de l'appa-

reil, illustrant l'addition de métal au creuset.

En se référant à la figure 1, un creuset 62 pour métal de moulage fondu comportant une surface supérieure 64 est contenu dans une structure en forme générale de boite, désignée par la référence générale 60. L'enceinte peut reposer sur le plancher et peut avoir sa paroi supérieure 66 placée de façon amovible sur les parties

supérieures des parois latérales au moyen d'un joint to-

rique 68 (pour accéder complètement à l'intérieur). La

face intérieure des parois de l'enceinte 60 peut compor-

ter un serpentin ou des serpentins (non représentés) pour la circulation de fluide de refroidissement, tel

que de l'eau, ou bien l'on peut prévoir des parois dou-

bles, écartées, pour permettre la circulation d'agent de refroidissement entre elles. Le creuset 62 est encastré

dans un bloc de matière électriquement isolante réfrac-

taire 70, contenant un enroulement de chauffage par in-

duction 72 entourant le creuset.

Une ouverture 74 est prévue dans la paroi supé-

rieure 66 de l'enceinte 60, au centre de la surface de métal fondu 64 du creuset 62, cette ouverture étant d'une dimension lui permettant de recevoir librement à travers elle l'extrémité inférieure 44 du tuyau de rem- plissage 40 de l'appareil de moulage 10 dans lequel on peut faire le vide. Une ouverture 76 analogue est prévue dans l'écran thermique usuel 78 en matière isolante qui est supporté au-dessus du creuset sur le haut du bloc 70. Un couvercle amovible 80 pour l'ouverture 74 est mis

en contact étanche avec la paroi supérieure 66 de l'en-

ceinte autour de l'ouverture 74 par un joint torique 82.

Une petite ouverture 84 peut être pratiquée au centre du couvercle 80, ouverture par laquelle on peut insérer un

thermocouple dans la masse fondue pour mesurer sa tempé-

rature. L'enceinte 60 comporte un raccord 86 de branche-

ment sur un appareil devant établir des pressions diffé-

rentielles (non représentées) pouvant évacuer l'enceinte du creuset jusqu'à un vide poussé, lorsque l'enceinte est fermée hermétiquement. Un raccord 88 est également prévu pour le branchement sur une source de gaz inerte

(non représentée).

Un avantage de l'appareil, tel que décrit jus-

qu'ici, consiste en ce qu'il conyient pour la coulée sans air en liaison avec l'appareil de coulée simplifié

du brevet US n* 4 589 466. Cependant, on préfère utili-

ser un perfectionnement de celui-ci, qui est représenté

sur le dessin annexé.

L'appareil de moulage 10 comporte une chambre de

chargement 12 pouvant être fermée hermétiquement et di-

visée montée sur un support 14 mobile verticalement. La

chambre 12 est constituée par deux parties jointes her-

métiquement ensemble, lorsqu'elle est fermée, par exem-

ple par un joint torique (non représenté). et elle est

ouverte et fermée en direction verticale par des appa-

reils appropriés (non représentés). La chambre 12 com-

porte, dans sa paroi de support de moule inférieure, une ouverture centrale 18 pour supporter un moule perméable

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aux gaz, désigné par la référence générale 20 et repré-

senté ici sous la forme d'un moule de type coquille, comportant un passage de remplissage vertical 22 avec une extrémité inférieure 24 pour l'introduction de métal

fondu dans des cavités de moule 26 qui s'y trouvent.

Dans sa paroi supérieure, la chambre 12 comporte un rac-

cord 16 de branchement sur l'appareil devant établir des

pressions différentielles (non représenté).

On préconise un tuyau de remplissage imperméable comportant une portion évasée supérieure présentant une bride supérieure 42 s'étendant radialement vers l'extérieur comportant une portion inférieure 44 qui en

descend verticalement. La bride supérieure 42 est inter-

posée de façon étanche entre la paroi inférieure, sup-

portant le moule, de la chambre 12 et l'extrémité infé-

rieure du moule 20 autour de son ouverture 24. La por-

tion inférieure 44 s'étend à travers l'ouverture centra-

le 18 de la chambre 12 et elle en descend verticalement.

Un cylindre d'entrainement hydraulique 34. relié au sup-

port mobile 14, est prévu pour faire effectuer un dépla-

cement relatif au creuset 62 et à la chambre 12 avec le moule 20, les rapprochant et les éloignant mutuellement, en faisant monter ou descendre sélectivement -la chambre 12 avec le moule 20. Bien qu'on ne l'ait pas représenté sur le dessin, chacune des moitiés séparables de la chambre 12 contenant le moule peut comporter des moyens pour refroidir l'intérieur, par exemple un serpentin qui

l'entoure, ou un intervalle de circulation entre des pa-

rois doubles relié à une source d'agent de refroidisse-

ment qui peut être de l'eau.

L'appareil devant établir des pressions diffé-

rentielles peut être actionné sélectivement pour appli-

quer, par un raccordement 16a à l'appareil devant appli-

quer des pressions différentielles (non représenté) à l'intérieur du moule 20, une pression inférieure à celle qui est simultanément produite dans la chambre 12 par le 9. raccord 16. De préférence, un bouchon poreux 47, très

perméable au gaz mais non au métal, recouvre une ouver-

ture située en haut du moule 20 au-dessus du passage de remplissage 22 et l'embouchure du raccord 16a est jointe hermétiquement au haut du moule audessus du bouchon 47 par des moyens d'étanchéité 46, permettant d'exposer le bouchon poreux 47 et l'intérieur du moule au-dessous de

lui sélectivement par le raccord 16a à une pression in-

férieure à celle qui est produite dans la chambre 12.

Des moyens d'étanchéité 48 empêchent les fuites entre le

conduit 45 et la chambre 12. Les raccords 16 et 16a peu-

vent être branchés sur des systèmes d'évacuation par pompe à vide différents ou à un seul système de ce genre

pourvu de commandes de soupapes appropriées pour produi-

re des pressions différentes dans les deux raccords.

Un écran de forme conique flexible 89, pouvant

subir une compression réversible, est placé entre la pa-

roi supérieure 66 et l'appareil de moulage 10. L'écran est tissé à partir de fibres d'une matière réfractaire pour résister à la chaleur. Parmi les matières préférées pour l'écran 89, il y a lieu de citer une fibre de verre réfractaire vendue sous la dénomination de "RefresilV, qui est commercialisée par Niantic Rubber Co., Cranston, Rhode Island, USA. La distance entre la surface 64 du métal fondu et le sommet de l'écran 89 situé au niveau de l'ouverture centrale 18 de l'appareil de moulage 10

est d'au moins environ 18 pouces (45 cm). Avec cet agen-

cement, la source d'air la plus proche susceptible de contaminer le métal fondu lorsque le couvercle 80 est retiré, est l'ouverture 18, située relativement loin de la masse fondue. Ainsi, le couvercle 80 peut être retiré

au moyen d'un fil métallique ou d'une baguette (non re-

présenté), lorsqu'on purge l'enceinte 60 avec de l'ar-

gon. La purge par l'argon a lieu à une pression supé-

rieure à la pression atmosphérique, de sorte que l'argon remplit l'écran 89 et traverse ses pores en empêchant

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l'air de traverser l'écran. Par conséquent, l'écartement de la surface de la masse fondue de la seule source d'air potentielle (18) empêche les courants circulants (zones de Brillion) de faire pénétrer de l'air dans la

masse fondue.

Lors de la coulée par le procédé et avec l'appa-

reil selon l'invention, une charge de métal fondue est placée dans le creuset 62 sous une atmosphère de gaz inerte pratiquement dépourvue d'air (d'une façon que l'on décrira plus loin>. La chambre 12 est positionnée

avec l'extrémité 44 du tuyau de remplissage centrée au-

dessus de l'ouverture 74 de l'enceinte du creuset, comme on l'a représenté sur la figure 1, et l'on retire le couvercle 80 avant le début de l'opération de coulée. En insérant hermétiquement la bride supérieure 42 du tuyau

de remplissage 40 entre la paroi inférieure de la cham-

bre 12 et l'extrémité inférieure du moule 20 autour de

l'ouverture 24 et en utilisant l'écran 89, tout en main-

tenant la pression de gaz inerte dans l'enceinte 60 au-

dessus de la pression atmosphérique, on empêche l'entrée

d'air dans l'enceinte du creuset par l'ouverture 74.

Avec un gaz inerte tel que l'argon, plusieurs fois plus dense que l'air, ou l'azote, d'une densité seulement très peu inférieure i celle de l'air, le courant gazeux peut être facilement réglé de façon i-empêcher l'entrée

d'air dans l'enceinte 60 par l'ouverture 74. -

Lors de la coulée, on déplace la chambre 12 en actionnant le cylindre de déplacement ou d'entraînement 34 assurant le mouvement relatif du tuyau de remplissage et de l'enceinte 60 du creuset pour déplacer le tuyau

de remplissage à travers l'ouverture 74 de l'enceinte.

En se référant à la figure 2, on insère l'extrémité 44 du tuyau de remplissage à travers l'ouverture 74 et on

l'immerge dans le métal fondu au-dessous de sa surface.

Le mouvement relatif de l'extrémité 44 du tuyau de rem-

plissage et de l'enceinte 60 du creuset provoque la

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compression de l'écran 89 qui prend une forme petite,

relativement plate. Selon le procédé du brevet US préci-

té, lorsqu'on rapproche l'extrémité 44 du tuyau de rem-

plissage et l'enceinte 60 du creuset, une pression dif-

férentielle réduite est appliquée -l'intérieur du moule

par le passage vertical 22 par la manoeuvre du rac-

cord 16a, de sorte que l'argon, puis le métal fondu, montant dans le tuyau de remplissage 40 et remplissent

le passage vertical 22? la différence de pression métal-

lostatique dans le passage vertical 22 provoquant égale-

ment un écoulement latéral dans les cavités de moule 20.

En même temps, une seconde pression, égale ou supérieure

à la pression appliquée par le raccord 16a, mais infé-

rieure à la pression présente sur le métal fondu contenu dans le creuset 30, est appliquée à la chambre 12 et, également à l'extérieur du moule 20, par le raccord 16 en garantissant le remplissage des cavités du moule 26

par le métal fondu. La grandeur de cette seconde pres-

sion est juste adéquate pour provoquer le remplissage des cavités de moule 26. Une fois que le remplissage est achevé, on peut augmenter la pression autour du moule , tout en maintenant la basse pression à l'intérieur

du moule, pour améliorer la qualité des pièces et rédui-

re les contraintes de tension dans le moule. On augmen-

tera la pression dans la chambre 12 par admission de gaz inerte par le raccord 50. tant que le métal de coulée

restera à la température de réactivité.

Une fois que le moulage est achevé, on ramène les pressions précitées à la pression atmosphérique. On ouvre alors la chambre 12, et l'on retire le moule 20 rempli et le tuyau de remplissage 40, pour se préparer à

un autre cycle de moulage. Du fait qu'il est réversible-

ment compressible, l'écran 89 reprend sa forme initiale.

On peut remettre le couvercle 80 sur l'ouverture 74 de

l'enceinte 60., sauf si un autre moule est prêt à la cou-

*lée.

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L'utilisation du raccord 16a et son procédé de fonctionnement qui viennent d'être décrits sont préférés mais non essentiels. Lorsque le raccord 16a est absent, le procédé qui vient d'être décrit ne varie que par le

fait que la basse pression devant provoquer le remplis-

sage des cavités du moule est produite entièrement dans la chambre 12 par le raccord 16, les basses pressions extérieures présentes sur le moule étant transmises en son intérieur à travers son corps poreux. Les résultats ne sont, en général, pas aussi satisfaisants qu'avec les deux raccords de branchement du vide actionnés de façon à appliquer des pressions différentielles. Les impuretés

ne sont pas retirées du système de moulage aussi effica-

cement pendant le remplissage des cavités de moule, et

la pression extérieure présente sur le moule pour obte-

nir un remplissage approprié doit être inférieure, ce qui entraine une plus forte charge produite par le poids

de métal sur le moule. Cependant, le procédé et l'appa-

reil sont nettement avantageux, par rapport à l'art an-

térieur, sans le raccord 16a.

En se référant à la figure 3, on a représenté une autre manière de protéger le métal fondu contre la

contamination par l'air. L'enceinte de creuset 60 com-

porte une portion mobile 67 supportée par des vérins hydrauliques (non représentés) qui sépare la surface 64

du métal de l'ouverture 74 (la source d'air la plus pro-

che) et maintient cet écartement i environ 18 pouces (45 cm) ou plus. A cette distance, la contamination due aux courants d'air qui circulent est empêchée lorsque le

couvercle 80 est retiré sous atmosphère d'argon en cir-

culation. Comme le montre la figure 4, pendant la cou-

lée, lorsque la portion inférieure de l'appareil 10 à travers laquelle le tuyau de remplissage 40 fait saillie contacte la paroi supérieure 66 de l'enceinte 60 du

creuset, lorsque le tuyau de remplissage 40 et l'encein-

te 60 du creuset se rapprochent, la portion mobile 67

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est contactée et comprimée. Lorsque la coulée est ache-

vée et que le tuyau de remplissage 40 est retiré, la portion mobile 67 revient dans sa position initiale. Le contact du bas de l'appareil 10 et de la paroi 66 obture

hermétiquement l'ouverture 74 en empêchant toute intru-

sion d'air notable, lorsque la portion mobile 67 est comprimée et reprend ultérieurement sa position initiale

après le remplissage du moule.

En se référant à la figure 5, pour fournir ini-

tialement du métal au creuset sous une atmosphère de gaz

inerte dépourvue d'air, ce qui n'a à être fait qu'occa-

sionnellement, on prévoit un couvercle de remplacement 90 qui est imperméable, plus grand et plus solide que le

couvercle 80, et peut résister à l'évacuation de l'en-

ceinte 60 du creuset jusqu'à obtention d'un vide poussé.

Le couvercle 80 étant retiré et la chambre 12 contenant le moule et son tuyau de remplissage 40 de la figure 1 (non représenté) hors du trajet, on place un lingot 92 du métal à fondre dans le creuset par des ouvertures 74 et 76, et l'on met de façon amovible le couvercle de

remplacement 90 en contact étanche avec la paroi supé-

rieure 66 de l'enceinte au moyen d un joint torique 94,

lequel couvercle recouvre l'ouverture 74. On fait le vi-

de dans l'enceinte par le raccord 86 jusqu'à obtenir un

état pratiquement dépourvu d'air, et l'on active l'en-

roulement d'induction 72Z pour fondre le lingot. Lorsque

la masse fondue a atteint la température désirée, on ad-

met le gaz inerte à la pression désirée dans l'enceinte par le raccord 88, on remet le couvercle 80 en utilisant une baguette de manipulation (non représentée), et l'on retire le couvercle de remplacement 90. Du fait que le

couvercle 90 repose sur la périphérie de la paroi supé-

rieure 66 de l'enceinte 60 et la recouvre, la paroi 66

n'est pas exposée à la différence de pression de l'at-

mosphère sur une surface et du vide poussé sur l'autre et, comme le couvercle 80, on peut la rendre plus légère

et plus facile à manipuler que le couvercle 90.

Le moule choisi pour illustrer l'invention sur le dessin est du type céramique, aggloméré à haute tem-

pérature, pour pièces multiples. Il est clair, cepen-

dant, que cela n'est qu'un exemple non limitatif et qu'on peut utiliser d'autres types de moules, tels que des moules à sable agglomérés à basse température, pour

des pièces uniques ou multiples et de différentes dimen-

sions et formes, les choix étant accrus lorsque le rac-

cord basse pression 16a est présent et utilisé comme on

l'a décrit.

15.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de coulée i contre-gravité de métal fondu avec exclusion d'air dans un moule perméable aux

gaz et fermé hermétiquement dans une chambre dans 'la-

quelle on peut faire le vide, un tuyau de remplissage pour les cavités de moule comportant une extrémité libre qui en fait saillie, comprenant les stades consistant à préparer une charge du métal fondu à couler dans un creuset dans une enceinte sous une atmosphère de gaz inerte pratiquement dépourvue d'air, ladite enceinte comportant une ouverture propre à recevoir l'extrémité

libre dudit tuyau de remplissage à travers elle et ladi-

te enceinte étant exposée à une source d'atmosphère am-

biante entre ladite ouverture et ladite chambre, carac-

térisé en ce que ledit procédé comprend en outre le fait: qu'on écarte la surface supérieure dudit métal

d'une distance suffisante de la source d'atmosphère am-

biante pour empêcher les courants d'air circulants d'ad-

mettre de l'air à travers ladite ouverture jusqu'audit

métal et qu'on maintient ladite surface à ladite distan-

ce. sauf pendant les stades de déplacement et pendant le remplissage du moule;

qu'on déplace mutuellement ledit tuyau de rem-

plissage et ladite enceinte du creuset pour faire sortir l'extrémité libre dudit tuyau de remplissage à travers_ ladite enceinte du creuset jusqu'à une position située

au-dessous de la surface de métal fondu dans ledit creu-

set, et l'on fait le vide dans ladite chambre pour en-

gendrer à l'intérieur du moule une pression suffisamment inférieure à la pression de ladite atmosphère de gaz inerte dans ladite enceinte du creuset pour faire monter

le métal fondu par ledit tuyau de remplissage pour rem-

plir les cavités dudit moule; et qu'on déplace ensuite mutuellement en sens inverse ledit tuyau de remplissage du moule et ladite

enceinte du creuset pour retirer ledit tuyau de remplis-

sage à travers ladite ouverture.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fait le vide dans ladite chambre, pendant

que l'on rapproche mutuellement ledit tuyau de remplis-

sage et ladite enceinte du creuset, pour admettre du gaz

inerte de ladite enceinte dans ledite moule.

3. Procédé selon l'une ou l'autre des revendica-

tions précédentes, caractérisé en ce qu'on scelle hermé-

tiquement la portion supérieure dudit tuyau de remplis-

sage entre ladite chambre et ledit moule.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions précédentes, caractérisé en ce qu'on produit un écoulement de gaz dans la chambre à l'extérieur dudit

moule, alors que ladite extrémité libre du tuyau de rem-

plissage est au-dessous de la surface du métal fondu

dans ledit creuset.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions précédentes, caractérisé en ce que l'on prévoit des raccords d'évacuation séparés connectés à la chambre et à une partie supérieure d'un passage de remplissage dudit moule, maintenant ainsi dans la partie supérieure

du passage du moule une pression inférieure à la pres-

sion régnant dans la chambre à l'extérieur dudit moule

pendant au moins une partie du temps pendant lequel le-

dit tuyau de remplissage est au-dessous de lasurface de

métal fondu dans ledit creuset.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions précédentes, caractérisé en ce que ladite distance

maintenue entre la surface supérieure dudit métal et la-

dite source d'atmosphère ambiante est supérieure i 8

pouces (20 cm).

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite distance maintenue entre ladite surface

supérieure dudit métal et ladite source d'atmosphère en-

vironnante est d'au moins environ 18 pouces (45 cm).

2-6 1 4 8 1 2

8. Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions précédentes, caractérisé en ce que ladite distance entre ladite surface supérieure dudit métal et ladite source d'atmosphère ambiante est maintenue grâce a la présence d'un écran flexible réversiblement compressible

entre ladite ouverture de l'enceinte du creuset et l'ou-

verture de la chambre dans laquelle on peut faire le vi-

de par laquelle ledit tuyau de remplissage fait saillie, lequel écran se comprime et entre en contact étanche avec ladite chambre pendant le premier desdits stades de mouvement relatif et reprend sa forme initiale après le

second desdits stades de mouvement relatif.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 7, caractérisé en ce que ladite distance entre ladite surface supérieure dudit métal et ladite source d'atmosphère ambiante est maintenue en munissant ladite enceinte du creuset d'un élément mobile qui se comprime et entre en contact étanche avec ladite chambre lorsque ladite enceinte du creuset et ledit tuyau de remplissage

se rapprochent mutuellement, et reprend sa position ini-

tiale lorsque ladite enceinte du creuset et ledit tuyau

de remplissage s'éloignent l'un de l'autre.

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit élément mobile se comprime lorsque la paroi supérieure de ladite enceinte du creuset entre en contact avec la paroi inférieure de ladite chambre dans laquelle on peut faire le vide i travers laquelle ledit

tuyau de remplissage fait saillie.

11. Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 10, caractérisé en ce que ledit tuyau de rem-

plissage est imperméable, et en ce qu'il comprend le fait que l'on maintient une pression suffisante du gaz inerte dans ladite enceinte du creuset pour empicher l'air atmosphérique d'accéder à l'intérieur de ladite

enceinte par ladite ouverture.

12. Procédé selon la revendication 11, caractéri-

sé en ce que la pression de gaz inerte maintenue dans ladite enceinte du creuset est supérieure à la pression atmosphérique.

13. Procédé selon la revendication 12, caractéri-

sé en ce que ledit gaz inerte a une densité au moins ap-

proximativement égale à celle de l'azote.

14. Procédé selon la revendication 13, caractéri-

sé en ce qu'en plus on isole thermiquement ladite cham-

bre de ladite enceinte du creuset par de l'air atmosphé-

rique ou du gaz inerte, sauf pour la communication ther-

mique par et à travers ledit tuyau de remplissage.

15. Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 11 à 14, caractérisé en ce qu'on prévoit un pre-

mier couvercle amovible pour ladite ouverture de ladite enceinte du creuset, on retire ledit premier couvercle de ladite ouverture avant de faire passer l'extrémité inférieure dudit tuyau de remplissage par l'ouverture,

et l'on remet ledit premier couvercle sur ladite ouver-

ture, lorsque ledit tuyau de remplissage est retiré de

ladite ouverture.

16. Procédé selon la revendication 15, caractéri-

sé en ce que: l'on retire ledit premier couvercle de ladite ouverture; on insère un lingot dudit métal par ladite

ouverture de ladite enceinte du creuset dans ledit creu-

set; on-prévoit un second couvercle amovible, plus grand et non perforé, pour ladite ouverture, pouvant être mis en contact étanche avec ladite enceinte du

creuset autour de ladite ouverture, et de solidité suf-

fisante pour résister i l'évacuation de ladite enceinte du creuset jusqu'à un vide poussé; on applique ledit second couvercle, on fait

le vide dans l'enceinte du creuset et le second couver-

cle jusqu'à obtention d'une basse pression pratiquement sans air et l'on chauffe ledit lingot dans ledit creuset pour réduire ledit lingot à un état fondu approprié pour la coulée; on produit un écoulement dudit gaz inerte dans ladite enceinte du creuset pour y produire ladite atmosphèrede gaz inerte; et l'on retire ledit second couvercle et on le

remplace par ledit premier couvercle.

17. Appareil pour couler du métal fondu avec ex-

clusion d'air dans un moule imperméable aux gaz fermé hermétiquement dans une chambre dans laquelle on peut faire le vide, comportant un tuyau de remplissage pour les cavités du moule comportant une extrémité libre qui en fait saillie, comportant

des moyens de creuset enfermés dans une en-

ceinte pour fournir une charge de métal de coulée fondu

dans un creuset sous une atmosphère de gaz inerte prati-

quement dépourvue d'air. ladite enceinte du creuset com-

portant une ouverture pour recevoir ladite extrémité li-

bre du tuyau de remplissage à travers elle;

des moyens pour déplacer ledit tuyau de rem-

plissage et ladite enceinte du creuset l'un par rapport à l'autre pour faire pénétrer ladite extrémité libre du tuyau de remplissage dans ladite enceinte du creuset, et l'en retirer, à travers ladite ouverture aménagée dans celle-ci; et des moyens pour faire le vide dans ladite

chambre pour produire à l'intérieur du moule une pres-

sion suffisamment inférieure i la pression dudit gaz inerte dans l'enceinte pour faire monter le métal fondu à travers ledit tuyau de remplissage pour remplir les cavités dudit moule, caractérisé en ce que dans une position dudit tuyau de remplissage et de ladite enceinte du creuset,

2 6 1 48 1 2

la surface supérieure dudit métal est située i une dis-

tance d'une source d'atmosphère ambiante au-delà de ladite ouverture suffisante pour empêcher les courants d'air circulants d'admettre de l'air par ladite

ouverture jusqu'au métal.

18. Appareil selon la revendication 17, caracté-

risé en ce que la portion supérieure du tuyau de rem-

plissage est scellée entre ladite chambre et ledit mou-

le.

19. Appareil selon l'une quelconque des revendi-

cations 17 et 18. caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour envoyer du gaz inerte dans ladite chambre à

l'extérieur dudit moule.

20. Appareil selon l'une quelconque des revendi-

cations 17 à 19, caractérisé en ce que lesdits moyens

pour faire le vide dans ladite chambre comprennent un.

raccord d'évacuation branché sur une partie supérieure d'un passae de remplissage d'un moule qui s'y trouve, -et des moyens pour produire une pression dans ledit raccord

inférieure à celle qui règne dans ladite chambre à l'ex-

térieur du moule.

21. Appareil selon l'une quelconque des revendi-

cations 17 à 20, caractérisé en ce que ladite distance

entre la surface supérieure du métal et la source d'at-

mosphère ambiante est supérieure i 8 pouces (20 cm).

- 22. Appareil selon la revendication 21, caracté-

risé en ce que ladite distance entre la surface supé-

rieure du métal et la source d'atmosphère ambiante est

d'au moins environ 18 pouces (45 cm).

23. Appareil selon l'une quelconque des revendi-

cations 17 i 22, caractérisé en ce que lesdits moyens

d'écartement comprennent un écran flexible réversible-

ment. compressible positionné entre ladite ouverture de l'enceinte du creuset et l'ouverture formée dans ladite

chambre dans laquelle on peut faire le vide, par laquel-

le ladite extrémité libre du tuyau de remplissage fait

26 1 48 1

saillie, qui se comprime et se joint hermétiquement à ladite chambre lorsque l'extrémité libre du tuyau de remplissage fait saillie à l'intérieur de ladite enceinte du creuset et reprend sa forme initiale lorsque ladite extrémité libre du tuyau de remplissage est

retirée de l'enceinte du creuset.

24. Appareil selon l'une quelconque des reven-

dications 17 i 22, caractérisé en ce que les moyens

d'écartement comprennent un élément mobile faisant par-

tie de ladite enceinte du creuset, qui se comprime et se

joint hermétiquement à ladite chambre lorsque l'extrémi-

té libre du tuyau de remplissage fait saillie dans l'en-

ceinte du creuset, et reprend sa position initiale, lorsque ladite extrémité libre du tuyau de remplissage

est retirée de l'enceinte du creuset.

25. Appareil selon la revendication 24, caracté-

risé en ce que ledit élément mobile se comprime lorsque la paroi supérieure de l'enceinte du creuset contacte la paroi inférieure de la chambre dans laquelle on peut faire le vide à travers laquelle fait saillie le tuyau

de remplissage.

26. Appareil selon l'une quelconque des revendi-

cations 17 à 25, caractérisé en ce que ledit tuyau de remplissage estimperméable, et en ce que des moyens

sont prévus pour envoyer du gaz inerte dans ladite en-

ceinte du creuset, à un débit maintenant une pression dudit gaz dans ladite enceinte suffisante pour empêcher

l'accès d'air atmosphérique ou de gaz inerte en son in-

térieur par ladite ouverture aménagée dans celle-ci.

27. Appareil selon l'une quelconque des revendi-

cations 17 i 26. caractérisé en ce que ladite chambre est suffisamment écartée de l'enceinte du creuset pour en être isolée thermiquement par l'air atmosphérique ou le gaz inerte, sauf en ce qui concerne la communication thermique par ledit tuyau de remplissage et i travers lui.

28. Appareil selon l' une quelconque des revendi-

cations 17 à 27, caractérisé en ce que ledit appareil comprend un premier couvercle amovible pour ladite ou- verture du creuset et un second couvercle amovible pour

remplacer ledit premier couvercle, ledit second couver-

cle étant non perforé, plus grand et plus lourd que le premier couvercle, pouvant se joindre hermétiquement à ladite enceinte du creuset autour de ladite ouverture et

pouvant résister i l'évacuation de ladite enceinte jus-

qu'à un vide poussé.