FR2972657A1 - Procede d'obtention d'une piece metallique a partir d'un modele perdu - Google Patents
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Abstract
L'invention a pour objet un procédé d'obtention d'une pièce métallique à partir d'un modèle perdu (2) disposé à l'intérieur d'un container (1). Le procédé comprend une étape d'introduction d'au moins deux matériaux de remplissage distincts (3,4) à l'intérieur du container (1), dont un premier matériau de remplissage (3) comportant une première effusivité thermique (E1) et un deuxième matériau de remplissage (4) comportant une deuxième effusivité thermique (E2), la première effusivité thermique (E1) étant strictement supérieure à la deuxième effusivité thermique (E2).
Description
Procédé d'obtention d'une pièce métallique à partir d'un modèle perdu
L'invention relève du domaine de la fonderie et, plus particulièrement, du domaine des procédés utilisant un modèle perdu. Elle a pour objet un procédé d'obtention d'une pièce métallique coulée à partir d'un modèle perdu.
Le document FR 2,685,229 (Automobiles Peugeot et Automobiles Citroën) décrit un procédé d'obtention de pièces métalliques à partir d'un modèle perdu. Selon ce procédé, on place dans un container un ou plusieurs modèles perdus réalisés en une matière sublimable, on noie l'ensemble dans du sable en laissant subsister des conduits de coulée communiquant à leur partie supérieure avec un godet de coulée et on verse du métal liquide par l'intermédiaire du godet de coulée. Le métal liquide remplace le modèle perdu qui se sublime. Le métal liquide se solidifie en se refroidissant de telle sorte qu'on obtient la pièce métallique désirée. On a préalablement placé dans le container des éléments réfrigérants de façon à ce que ces derniers se retrouvent au contact de faces d'appui du modèle perdu qui correspondent à des zones de la pièce métallique dont un coefficient d'allongement doit être important.
La pièce métallique ainsi obtenue présente néanmoins l'inconvénient de comporter une structure du matériau qui est insuffisamment fine. D'autre part, une telle pièce métallique comporte un taux de porosité qui est important, ce qui est préjudiciable. Il en découle que de telles pièces métalliques offrent des caractéristiques mécaniques qui méritent d'être améliorées. Enfin, une telle pièce métallique est inhomogène au regard de sa structure, de sa compacité et de ses caractéristiques mécaniques, en raison du fait que les éléments réfrigérants ne sont pas au contact de faces libres du modèle perdu qui offrent des caractéristiques dégradées par rapport aux faces d'appui contre lesquelles les éléments réfrigérants sont positionnés.
Le but de la presente invention est de proposer un procédé d'obtention d'au moins une pièce métallique à partir d'au moins un modèle perdu disposé à l'intérieur d'un container, un tel procédé d'obtention permettant de contrôler une solidification d'un métal en fusion coulé à l'intérieur du container pour fournir une pièce métallique homogène au regard de sa structure, de sa compacité et de ses caractéristiques mécaniques. Un procédé de la présente invention est un procédé d'obtention d'une pièce métallique à partir d'un modèle perdu disposé à l'intérieur d'un container.
Selon la présente invention, le procédé comprend une étape d'introduction d'au 10 moins deux matériaux de remplissage distincts à l'intérieur du container, dont un premier matériau de remplissage comportant une première effusivité thermique et un deuxième matériau de remplissage comportant une deuxième effusivité thermique, la première effusivité thermique étant strictement supérieure à la deuxième effusivité thermique. 15 De préférence, le premier matériau de remplissage est disposé au contact d'une première surface du modèle perdu tandis que le deuxième matériau de remplissage est disposé au contact d'une deuxième surface du modèle perdu.
20 Le premier matériau de remplissage et le deuxième matériau de remplissage comportent avantageusement des granulométries respectives distinctes.
Le premier matériau de remplissage et le deuxième matériau de remplissage comportent avantageusement des densités respectives distinctes. Le premier matériau de remplissage est par exemple constitué d'un matériau métallique.
Le deuxième matériau de remplissage est par exemple constitué d'un granulat de 30 sable. 25 Le premier matériau de remplissage et le deuxième matériau de remplissage forment avantageusement des strates respectives parallèles l'une à l'autre.
La première surface est préférentiellement de forme convexe. La première effusivité thermique est avantageusement supérieure au double de la deuxième effusivité thermique.
Une utilisation avantageuse d'un tel procédé consiste en l'obtention d'une culasse 10 d'un moteur thermique.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va en être faite d'exemples de réalisation, en relation avec la figure unique de la planche annexée, dans laquelle : La fig.1 est une illustration schématique d'un procédé selon la présente invention.
Sur la fig.1, un container 1 est prévu pour loger au moins un modèle perdu 2. Ce 20 dernier est de forme et de dimension identique à une pièce métallique que l'on souhaite obtenir. Le modèle perdu 2 est réalisé en une matière fusible, telle que de la cire, du polystyrène ou analogue.
La présente invention propose de noyer le modèle perdu 2 à l'intérieur du 25 container 1 à partir de deux matériaux de remplissage 3,4 distincts l'un de l'autre, dont un premier matériau de remplissage 3 comportant une première effusivité thermique E1 et un deuxième matériau 4 comportant une deuxième effusivité thermique E2. La première effusivité thermique E1 est préférentiellement strictement supérieure à la deuxième effusivité thermique E2. La première 30 effusivité thermique E1 est préférentiellement encore supérieure au double de la deuxième effusivité thermique E2. Il en découle que le premier matériau de remplissage 3 présente une première capacité à échanger de la chaleur avec son 15 environnement qui est supérieure à une deuxième capacité à échanger de la chaleur avec son environnement que présente le deuxième matériau de remplissage 4.
Le modèle perdu 2 comporte au moins une première surface 5 qui est placée au contact du premier matériau de remplissage 3 et au moins une deuxième surface 6 qui est placée au contact du deuxième matériau de remplissage 4. Le container 1 est préférentiellement pourvu d'un appareil apte à délivrer des vibrations pour tasser le premier matériau de remplissage 3 et le deuxième matériau de remplissage 4 autour du modèle perdu 2.
Du métal en fusion 7 est coulé de manière à venir remplacer le modèle perdu 2 en sublimant ce dernier. A cet effet, le container 1 loge un système de remplissage qui est préférentiellement réalisé en matière fusible. Le système de remplissage est apte à guider le métal en fusion 7 depuis une réserve externe au container 1 vers le modèle perdu 2. On obtient la pièce métallique souhaitée après solidification du métal en fusion 7. La pièce métallique obtenue est par exemple une culasse destinée à être constitutive d'un moteur thermique d'un véhicule automobile. Dans ce cas, la première surface 5 est par exemple constituée d'une face externe des chambres de combustion et/ou de la tablature du moteur thermique. Toutefois, la pièce métallique obtenue à partir de la mise en oeuvre de la présente invention est susceptible d'être une pièce métallique quelconque.
Ces dispositions sont telles que la première surface 5 est refroidie plus rapidement que la deuxième surface 6 en raison du fait que la chaleur en provenance du métal en fusion 7 est plus rapidement évacuée par le premier matériau de remplissage 3 que par le deuxième matériau de remplissage 4.
A titre d'exemple, le premier matériau de remplissage 3 est par exemple constitué d'un granulat et/ou d'aiguilles de matériau métallique, tel que du cuivre, de l'acier ou analogue tandis que le deuxième matériau de remplissage 4 est par exemple constitué de sable de silice ou analogue.
A partir de l'introduction à l'intérieur du container 1 des matériaux de remplissage 3,4 à effusivité distinctes, il est possible de contrôler précisément la solidification et le refroidissement de la pièce métallique obtenue. Plus particulièrement, il est possible de favoriser la solidification et le refroidissement de la première surface 5 par rapport à la deuxième surface 6. Le premier matériau de remplissage 3 et le deuxième matériau de remplissage 4 sont préférentiellement agencés en strates parallèles à l'intérieur du container 1. Il en découle une faculté de la présente invention qui réside dans l'existence d'un front de solidification dirigé.
Pour faciliter une séparation du premier matériau de remplissage 3 et du deuxième matériau de remplissage 4 en vue de leur réutilisation, le premier matériau de remplissage 3 et le deuxième matériau de remplissage 4 comportent de préférence des densités et/ou des granulométries respectives distinctes.
La mise en oeuvre d'un tel procédé permet de cumuler des avantages respectifs d'un moulage gravité en coquille métallique et d'un procédé modèle perdu. Plus particulièrement encore, la pièce métallique obtenue comporte une structure et des caractéristiques mécaniques élevées et équivalentes à celles d'une pièce métallique obtenue par un procédé coquille, notamment en ce qui concerne un coefficient d'allongement et une porosité de la pièce. Par ailleurs, la pièce métallique obtenue est avantageusement homogène en ce qui concerne sa structure, sa compacité et ses caractéristiques mécaniques, en comparant une première zone comportant la première surface 5 et une deuxième zone comportant la deuxième surface 6. De plus, la mise en oeuvre d'un tel procédé permet l'obtention de pièces métalliques comportant une géométrie complexe, en présentant par exemple des recoins. Un tel procédé permet par ailleurs une flexibilité optimisée de production sur une ligne de montage, pour un investissement modeste par rapport à un procédé moule perdu de l'art antérieur et en minimisant une pollution environnementale. Un tel procédé offre un coût de fabrication qui est avantageusement bas et peu supérieur à un procédé modèle perdu de l'art antérieur.
Claims (1)
- REVENDICATIONS1.- Procédé d'obtention d'une pièce métallique à partir d'un modèle perdu (2) disposé à l'intérieur d'un container (1), caractérisé en ce que le procédé comprend une étape d'introduction d'au moins deux matériaux de remplissage distincts (3,4) à l'intérieur du container (1), dont un premier matériau de remplissage (3) comportant une première effusivité thermique (E1) et un deuxième matériau de remplissage (4) comportant une deuxième effusivité thermique (E2), la première effusivité thermique (E1) étant strictement supérieure à la deuxième effusivité thermique (E2).2.- Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le premier matériau de remplissage (3) est disposé au contact d'une première surface (5) du modèle perdu (2) tandis que le deuxième matériau de remplissage (4) est disposé au contact d'une deuxième surface (6) du modèle perdu (2).3.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier matériau de remplissage (3) et le deuxième matériau de remplissage (4) comportent des granulométries respectives distinctes.4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier matériau de remplissage (3) et le deuxième matériau de remplissage (4) comportent des densités respectives distinctes. 255.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier matériau de remplissage (3) est constitué d'un matériau métallique.6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé 30 en ce que le deuxième matériau de remplissage (4) est constitué d'un granulat de sable.207.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier matériau de remplissage (3) et le deuxième matériau de remplissage (4) forment des strates respectives parallèles l'une à l'autre.8.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que la première surface (5) est de forme convexe.9.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première effusivité thermique (E1) est supérieure au double de la deuxième effusivité thermique (E2).10.- Utilisation d'un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes l'obtention d'une culasse d'un moteur thermique.
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