FR3047188A1 - Outillage permettant la fabrication d’un produit en metal par coulee en charge - Google Patents
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Abstract
Il est décrit un outillage permettant la fabrication d'un produit en métal par coulée en charge, comportant un moule comprenant une rehausse, une lingotière (10), un fond mobile se déplaçant suivant une direction principale X et une bague de transition (11) interposée entre la rehausse et la lingotière (10). L'outillage comprend une bague de bridage (12) apte à transmettre un effort de bridage (F1) à la bague de transition (11) orienté vers la lingotière (10) suivant la direction principale (X), un mécanisme de maintien assurant un blocage positif de la bague de bridage (12) et apte à exercer un effort de maintien (F2) sur la bague de bridage (12) dirigé vers la bague de transition (11) suivant la direction principale (X), et un mécanisme de délestage axial configuré de sorte à varier entre un état inactif dans lequel le mécanisme de maintien exerce ledit effort de maintien (F2) sur la bague de bridage (12) de sorte que la bague de bridage (12) exerce ledit effort de bridage (F1) sur la bague de transition (11) et un état actif dans lequel le mécanisme de délestage axial s'oppose à l'action appliquée par le mécanisme de maintien sur la bague de bridage (12) à l'état inactif de manière à libérer la bague de bridage (12) selon la direction axiale (X) et à permettre un retrait de la bague de bridage (12) hors du moule tel que la bague de transition (11) peut être retirée suivant la direction principale du côté opposé à la lingotière (10).
Description
OUTILLAGE PERMETTANT LA FABRICATION D'UN PRODUIT EN METAL PAR COULEE EN CHARGE
La présente invention concerne un outillage permettant la fabrication d'un produit en métal par coulée en charge, comportant un moule comprenant : - une rehausse par laquelle le métal à l'état liquide est déversé, - une lingotière dans laquelle la solidification du métal se produit et équipée d'un support à refroidissement intégré, - un fond mobile se déplaçant suivant une direction principale à une vitesse contrôlée, dans un sens s'éloignant de la lingotière au fur et à mesure de la solidification du métal, - et une bague de transition interposée entre la rehausse et la lingotière. L'homme de l'art connaît bien la technique de coulée de métaux appelée « coulée en charge » selon la terminologie appropriée, pour fabriquer un produit tel qu'une billette de métal ou une plaque de métal : un métal liquide est amené notamment par gravité dans une lingotière, agencée par exemple dans la partie basse du moule, refroidie extérieurement et munie d'un fond mobile. Lors de son séjour dans la lingotière, le métal effectue sa solidification et s'évacue à l'aide du fond mobile tandis que l'on réapprovisionne la rehausse, de manière à y maintenir un niveau de métal liquide à peu près constant. Au sein de la coulée en charge, l'homme de l'art connaît bien la coulée semi continue verticale ou « coulée verticale » ou la coulée semi continue horizontale ou « coulée horizontale ». Ces deux appellations étant des cas particuliers de la coulée en charge.
Il est également connu de concevoir le moule de sorte que la lingotière comprenne une partie en graphite montée intérieurement dans le support de sorte à être en contact avec le métal liquide durant sa solidification.
La bague de transition, outre le fait d'assurer la liaison mécanique entre la lingotière et la rehausse, a pour fonction essentielle d'assurer l'étanchéité du moule dans la zone de jonction entre la lingotière et la rehausse. Cette problématique est particulièrement essentielle compte tenu de la très grande fluidité à température de coulée de certains alliages d'aluminium comme par exemple les alliages aluminium-silicium. De plus, cette technique induit une pression métallo-statique importante dans cette zone de jonction.
Classiquement, à l'image de la solution décrite dans le document US2010/0051225A1, la bague de transition est maintenue en place par une pièce de bridage unique venant lui appliquer un effort axial durant la coulée, cet effort résultant d'un effort transmis sur cette pièce de bridage par de nombreux systèmes de serrage de type boulon répartis autour de la direction principale. Classiquement, le nombre de tels systèmes est multiple, afin de garantir l'application d'un effort de bridage prédéterminé, uniforme sur la périphérie et constant au regard des variations de température subies à plus forte raison pour des lingotières de grand format.
Cette solution de bridage de la bague de transition est fiable en pratique mais présente comme inconvénient essentiel de rendre particulièrement fastidieux et long tout changement de la bague de transition. Il est nécessaire de dévisser et démonter tous les systèmes de serrage pour pouvoir retirer la bague de bridage, et de réaliser l'opération inverse au moment du serrage de la nouvelle bague de transition, ce qui est pénible et demande un temps conséquent. De plus, un mauvais serrage, notamment dû à la fatigue ou l'inattention, lors de l'opération de remontage, peut compromettre la coulée suivante.
La présente invention vise à résoudre tout ou partie des inconvénients listés ci-dessus.
Dans ce contexte, il existe un besoin de fournir un outillage pour la fabrication d'un produit en métal par coulée en charge, qui rend plus convivial le changement de bague de transition tout en diminuant le temps nécessaire à cette opération et en la rendant plus simple à mettre en œuvre, et en garantissant une bonne qualité et une bonne répartition de l'effort de serrage pour assurer l'étanchéité entre la bague de transition et la lingotière. A cet effet, il est proposé un outillage permettant la fabrication d'un produit en métal par coulée en charge, comportant un moule comprenant : - une rehausse par laquelle le métal à l'état liquide est déversé, - une lingotière dans laquelle la solidification du métal se produit et équipée d'un support à refroidissement intégré, - un fond mobile se déplaçant suivant une direction principale, parallèle à l'axe principal de la lingotière, - une bague de transition interposée entre la rehausse et la lingotière, l'outillage comprenant une bague de bridage apte à transmettre un effort de bridage à la bague de transition orienté vers la lingotière suivant la direction principale, un mécanisme de maintien assurant un blocage positif de la bague de bridage et apte à exercer un effort de maintien sur la bague de bridage dirigé vers la bague de transition suivant la direction principale, et un mécanisme de délestage axial configuré de sorte à varier entre un état inactif dans lequel le mécanisme de maintien exerce ledit effort de maintien sur la bague de bridage de sorte que la bague de bridage exerce ledit effort de bridage sur la bague de transition et un état actif dans lequel le mécanisme de délestage axial s'oppose à l'action appliquée par le mécanisme de maintien sur la bague de bridage à l'état inactif de manière à libérer la bague de bridage selon la direction axiale et à permettre un retrait de la bague de bridage hors du moule tel que la bague de transition peut être retirée suivant la direction principale du côté opposé à la lingotière.
Selon un mode de réalisation particulier, le mécanisme de maintien comprend une bague de verrouillage apte à transmettre ledit effort de maintien à la bague de bridage, et des moyens de sollicitation sollicitant en permanence la bague de verrouillage suivant la direction principale en direction de la bague de bridage selon un effort de compression tel que dans l'état inactif du mécanisme de délestage axial, la bague de verrouillage sollicitée par les moyens de sollicitation suivant ledit effort de compression exerce ledit effort de maintien sur la bague de bridage.
Dans une première variante d'exécution, la bague de verrouillage et la bague de bridage sont solidaires l'une de l'autre, notamment en étant formées dans une seule et même pièce.
Dans une deuxième variante alternative, la bague de verrouillage est une pièce indépendante de la bague de bridage et dans son état actif, le mécanisme de délestage axial sollicite temporairement la bague de verrouillage selon la direction principale dans un sens opposé à l'effort de compression appliqué par les moyens de sollicitation d'une manière permettant de supprimer l'appui de la bague de verrouillage sur la bague de bridage suivant la direction principale, pour autoriser ledit retrait de la bague de bridage hors du moule.
La bague de bridage et la bague de verrouillage peuvent coopérer ensemble selon un système de verrouillage/déverrouillage.
Selon un mode de réalisation particulier, le système de verouillage/déverrouillage est un système de baïonnette, la variation angulaire relative entre les deux bagues autour de la direction principale permettant de varier entre une première configuration angulaire dans laquelle la bague de bridage peut traverser la bague de verrouillage suivant la direction principale dans un sens opposé à la bague de transition et une deuxième configuration angulaire dans laquelle la bague de bridage est bloquée par la bague de verrouillage suivant la direction principale dans le sens opposé à la bague de transition.
Il peut notamment être fait en sorte que le passage de la première configuration angulaire à la deuxième configuration angulaire et réciproquement soit obtenu par un mouvement de rotation de la bague de bridage par rapport au moule autour de la direction axiale sur une course angulaire prédéterminée, la bague de verrouillage restant fixe par rapport au moule durant ledit mouvement.
Selon un mode de réalisation particulier, la bague de verrouillage est solidaire d'un piston et le mécanisme de délestage axial comprend d'une part une chambre délimitée entre ledit piston et le support de la lingotière, d'autre part un système de gestion permettant de varier la pression dans la chambre.
Le système de gestion peut comprendre d'une part un dispositif d'alimentation contrôlée de la chambre en un fluide tel que de l'air, ayant une pression permettant d'appliquer sur le piston un effort supérieur à l'effort de compression appliqué sur la bague de verrouillage par les moyens de sollicitation et d'autre part un dispositif d'échappement contrôlé dudit fluide hors de la chambre.
Selon un mode d'exécution particulier, les moyens de sollicitation comprennent un pluralité de dispositifs élastiques de compression angulairement répartis autour de la direction principale, chaque dispostif élastique de compression étant interposé entre le support de la lingotière et le piston.
Chaque dispositif élastique de compression peut comprendre un empilement d'une pluralité de rondelles Belleville parallèlement à la direction principale.
Dans un mode de réalisation particulier, le moule et la bague de bridage sont configurés de sorte que le retrait de la bague de bridage hors du moule se pratique selon la direction principale.
Dans une variante particulière d'exécution, la bague de bridage et la bague de transition sont solidaires l'une de l'autre.
Dans une variante alternative, la bague de bridage est une pièce indépendante de la bague de transition. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés sur les dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 est une vue en coupe transversale, selon un plan de coupe passant par la direction principale, d'un exemple de système de fabrication selon l'invention dont le mécanisme de délestage axial est à l'état inactif.
La figure 2 est une vue en perspective globalement de dessus de la bague de verrouillage, de la bague de bridage, de la bague de transition et de la lingotière lorsque la bague de bridage et la bague de verrouillage sont dans leur deuxième configuration angulaire relative.
La figure 3 est une vue en coupe transversale, selon un plan de coupe passant par la direction principale, du système de fabrication des figures 1 et 2, lorsque le mécanisme de délestage axial est à l'état actif.
La figure 4 est une vue en perspective globalement de dessus de la bague de verrouillage, de la bague de bridage, de la bague de transition et de la lingotière lorsque la bague de bridage et la bague de verrouillage sont dans leur première configuration angulaire relative.
En référence aux figures 1 à 4 annexées telles que présentées sommairement ci-dessus, l'invention concerne essentiellement un outillage permettant la fabrication d'un produit en métal par coulée en charge, cet outillage étant partiellement représenté sur les figures. L'outillage comporte un moule adapté à la coulée en charge d'un métal en fusion, notamment d'une très grande quantité de métal (typiquement plusieurs tonnes) en une seule coulée. Ce moule comprend : - une rehausse (non représentée) dans lequel le métal à l'état liquide est déversé, - une lingotière 10 dans laquelle la solidification du métal se produit et équipée d'un support à refroidissement intégré (non représenté), - un fond mobile (non représenté) par rapport à la lingotière 10 suivant une direction principale X et se déplaçant à une vitesse contrôlée dans un sens s'éloignant de la lingotière 10 au fur et à mesure de la solidification du métal, - une bague de transition 11 interposée entre la rehausse et la lingotière 10. L'homme de l'art connaît bien la technique de coulée de métaux appelée « coulée en charge » appropriée pour fabriquer un produit en métal tel qu'une billette de métal ou une plaque de métal.
La nature du métal peut varier suivant les applications. Il peut s'agir de manière préférée d'alliages d'aluminium.
Une « billette » est une pièce cylindrique de section circulaire, destinée ensuite à être découpée en tranches le long de sa longueur, chaque tranche pouvant ensuite être utilisée dans une opération ultérieure d'extrusion via une filière. La section de la billette est fonction de la section de la lingotière dans un plan perpendiculaire à la direction axiale.
La lingotière 10 peut également comprendre une partie en graphite montée dans le support à refroidissement intégré pour être en contact avec le métal liquide. En pratique, la bague de transition 11 vient alors appuyer sur la partie en graphite de la lingotière 10 suivant la direction principale X et assure l'étanchéité par rapport à celle-ci.
La direction principale X est orientée sensiblement parallèle à l'axe principal de la lingotière.
Dans le cas de particulier de la coulée verticale, la direction principale X est orientée sensiblement verticalement, permettant dans ce cas un écoulement gravitaire du métal liquide pour passer de la rehausse à la lingotière 10, le fond mobile se déplaçant alors également dans le sens de la gravité.
Dans le cas de particulier de la coulée horizontale, la direction principale X est orientée sensiblement horizontalement, permettant dans ce cas un écoulement gravitaire du métal liquide pour passer de la rehausse à la lingotière 10, le fond mobile se déplaçant alors sur un axe horizontal.
Les moyens permettant le refroidissement intégré du support de la lingotière 10 peuvent être quelconques, comme par exemple des conduits internes dans lesquels circule un liquide de refroidissement tel que de l'eau.
Dans un mode préféré de l'invention, correspondant à la coulée verticale la rehausse est agencée en partie haute du moule et la lingotière 10 est située dans la partie basse du moule. Le fond mobile est située en dessous de la lingotière 10, du côté opposé à la rehausse et à la bague de transition 11. Le fond mobile se déplace verticalement vers le bas au fur et à mesure du déroulement de la solidification du métal liquide dans la lingotière 10. Le fond mobile peut être piloté, notamment selon une vitesse et une course contrôlées. L'outillage comprend une bague de bridage 12 apte à transmettre un effort de bridage Fl à la bague de transition 11, cet effort de bridage Fl étant orienté vers la lingotière 10 suivant la direction principale X. L'outillage comprend aussi un mécanisme de maintien assurant un blocage positif de la bague de bridage 12 en appui contre la bague de transition 11 afin d'immobiliser la bague de transition 11. Le mécanisme de maintien est configuré de sorte à pouvoir exercer un effort de maintien F2 sur la bague de bridage 12 dirigé vers la bague de transition 11 suivant la direction principale X, le blocage positif résultant justement de l'application de cet effort de maintien F2 sur la bague de bridage 12 qui a pour effet d'appliquer l'effort de bridage Fl sur la bague de transition 11. L'outillage comprend également un mécanisme de délestage axial configuré de sorte à varier entre : - un état inactif (situation des figures 1 et 2) dans lequel le mécanisme de maintien exerce l'effort de maintien F2 sur la bague de bridage 12 de sorte que la bague de bridage 12 exerce l'effort de bridage Fl sur la bague de transition 11, - et un état actif (situation des figures 3 et 4) dans lequel le mécanisme de délestage axial s'oppose à l'action appliquée par le mécanisme de maintien sur la bague de bridage 12 à l'état inactif du mécanisme de délestage axial, cette opposition se faisant de manière à libérer la bague de bridage 12 selon la direction principale X et à permettre un retrait de la bague de bridage 12 hors du moule, ce retrait étant tel que la bague de transition 11 peut être retirée suivant la direction principale X du côté opposé à la lingotière 10.
Par « blocage positif », il est entendu que le mécanisme de maintien assure la fonction de maintien de la bague de bridage 12 automatiquement, même lorsqu'aucune action sur l'outillage n'est appliquée. On parle aussi de sécurité positive : tant qu'aucune action n'est réalisée, la bague de bridage 12 est verrouillée en position et il est au contraire nécessaire d'exécuter une action dédiée à cela pour déverrouiller et libérer la bague de bridage 12. Ce déverrouillage se pratique en plaçant temporairement le mécanisme de délestage axial dans son état actif. Son état inactif, automatiquement occupé lorsqu'aucune action n'est appliquée sur l'outillage, permet au contraire au mécanisme de maintien de bloquer en position la bague de bridage 12, et donc la bague de transition 11, et ce même en cas de rupture du mécanisme de délestage ou d'un coupure de puissance électrique ou de la puissance dédiée au passage vers l'état actif du mécanisme de délestage.
Autrement dit, l'effort de maintien F2 est appliqué automatiquement sur la bague de bridage 12 par le mécanisme de maintien dès que le mécanisme de délestage axial est dans son état inactif, tandis qu'il n'est plus appliqué dans le cas où le mécanisme de délestage axial est placé temporairement et volontairement dans son état actif.
Selon un mode de réalisation tel que représenté sur les figures annexées, la bague de bridage 12 est une pièce indépendante de la bague de transition 11. Dans ce cas, la bague de bridage 12 est notamment configurée de sorte à venir en appui contre la bague de transition 11 selon la direction principale X dans un sens opposé à l'appui contre la lingotière 10. La transmission de l'effort de bridage Fl de la bague de bridage 12 à la bague de transition 11 se pratique au niveau de cette zone d'appui entre les deux bagues 11, 12, par exemple sous la forme d'un épaulement externe ménagé en périphérie de la bague de transition 11.
Alternativement, de manière non représentée, il reste éventuellement possible de prévoir que la bague de bridage 12 et la bague de transition 11 soient solidaires l'une de l'autre.
Selon un mode particulier de réalisation non limitatif quant à la liberté de conception du mécanisme de maintien, le mécanisme de maintien comprend une bague de verrouillage 13 apte à transmettre l'effort de maintien F2 à la bague de bridage 12 et des moyens de sollicitation 14 sollicitant en permanence la bague de verrouillage 13 suivant la direction principale X en direction de la bague de bridage 12 selon un effort de compression F3 tel que dans l'état inactif du mécanisme de délestage axial, la bague de verrouillage 13 sollicitée par les moyens de sollicitation 14 suivant cet effort de compression F3 exerce l'effort de maintien F2 sur la bague de bridage 12.
Selon un mode de réalisation tel que représenté sur les figures annexées, la bague de verrouillage 13 est une pièce indépendante de la bague de bridage 12. Dans son état actif, le mécanisme de délestage axial sollicite temporairement la bague de verrouillage 13 selon la direction principale X dans un sens opposé à l'effort de compression F3 appliqué par les moyens de sollicitation 14 d'une manière permettant de supprimer l'appui de la bague de verrouillage 13 sur la bague de bridage 12 suivant la direction principale X. Les figures 3 et 4 représentent cette situation, au contraire des figures 1 et 2 où l'appui de la bague de verrouillage 13 est en cours sur la bague de bridage 12. Lorsque le mécanisme de délestage axial est placé dans son état actif et que l'appui de la bague de verrouillage 13 sur la bague de bridage 12 cesse, laissant même la présence d'un intervalle axial 15 entre les deux bagues 12,13, la bague de bridage 12 ne subit plus l'effort de maintien F2 et n'applique plus l'effort de bridage Fl à la bague de transition 11. La bague de bridage 12 est alors libre axialement et cela autorise le retrait ultérieur de la bague de bridage 12 hors du moule.
La sollicitation temporaire de la bague de verrouillage 13 par le mécanisme de délestage signifie ici que le mécanisme de délestage axial transmet un effort temporaire à la bague de verrouillage 13 (figure 3), cet effort ayant une composante suivant la direction principale X présentant une intensité supérieure à l'intensité de l'effort de compression F3 appliqué en permanence par les moyens de sollicitation 14 sur la bague de verrouillage 13.
La bague de bridage 12 et la bague de verrouillage 13 coopèrent ensemble par un système de verrouillage/déverrouillage configuré de telle sorte que dans l'état inactif du mécanisme de délestage le système de verrouillage/déverrouillage ne peut être activé vers un état de déverrouillage de la bague 12 et est au contraire bloqué dans un état de verrouillage des bagues 12,13. Lorsque le mécanisme de délestage est actif, le passage du système de verrouillage/déverrouillage de l'état de verrouillage vers l'état de déverrouillage est au contraire possible.
Selon un mode de réalisation particulier non limitatif, le système de verrouillage/déverrouillage est un système de baïonnette. La variation angulaire relative entre les deux bagues 12,13 autour de la direction principale X permet de varier entre une première configuration angulaire (figure 4) dans laquelle la bague de bridage 12 peut traverser la bague de verrouillage 13 suivant la direction principale X dans un sens opposé à la bague de transition 11 et une deuxième configuration angulaire (situation des figures 1, 2 et 3) dans laquelle la bague de bridage 12 est bloquée par la bague de verrouillage 13 suivant la direction principale X dans le sens opposé à la bague de transition 11.
Le système de baïonnette comprend tout moyen adapté aménagé sur la bague de verrouillage 13 et/ou sur la bague de bridage 12. Le système de baïonnette est notamment doté d'un ou plusieurs ergots 16, notamment solidaires de la bague de bridage 12, qui s'engagent par rotation autour de la direction principale X dans des crans 17 prévus à cet effet délimités au moins partiellement par la bague de verrouillage 13 et, comme c'est le cas ici, en combinaison avec la lingotière 10. Pour permettre l'engagement axial de ces ergots 16 vers une position principale permettant ensuite leur engagement dans les crans 17 par rotation relative entre la bague de bridage 12 et la bague de verrouillage 13, la bague de verrouillage 13 délimite une pluralité d'ouvertures 18 réparties angulairement autour de la direction principale X, notamment agencées sur un bord intérieur de la bague de verrouillage 13. Dans un plan perpendiculaire à la direction principale X, chacune de ces ouvertures 18 présente des dimensions supérieures à celle de l'ergot 16 qui est destiné à la traverser axialement. Les ergots 16 sont ici angulairement répartis autour de la direction principale X en étant agencés, notamment en saillie, sur un bord intérieur de la bague de bridage 12.
Le passage de la première configuration angulaire à la deuxième configuration angulaire et réciproquement est possible uniquement au moment où le mécanisme de délestage axial occupe son état actif. Il est par contre inhibé tant que le mécanisme de délestage axial occupe son état inactif, participant également à la fonction de blocage positif conférée par le mécanisme de maintien.
Dans la variante illustrée, le passage de la première configuration angulaire à la deuxième configuration angulaire et réciproquement est obtenu par un mouvement de rotation Ω de la bague de bridage 12 par rapport au moule autour de la direction principale X sur une course angulaire prédéterminée, la bague de verrouilage 13 restant fixe par rapport au moule durant ce mouvement Ω de la bague de de bridage 12.
Bien que la bague de verrouillage 13 ait été présentée comme une pièce indépendante de la bague de bridage 12, il reste possible de prévoir alternativement que la bague de verrouillage 13 et la bague de bridage 12 soient solidaires l'une de l'autre, notamment en étant formées dans une seule et même pièce.
Selon un mode de réalisation particulier facilitant la mise en oeuvre du mécanisme de délestage axial et du mécanisme de maintien à blocage positif, la bague de verrouillage 13 est solidaire d'un piston 19 apte à se déplacer suivant la direction principale X sur une course déterminée, délimitée entre deux butées solidaires de la lingotière 10.
Dans un mode préférentiel de l'invention, La bague de verrouillage 13 et le piston 19 sont maintenus à une distance prédéterminée au moyen d'un ensemble d'entretoises 21 et de vis 23. On comprend alors que dans ce cas, le mécanisme de maintien comprend la bague de verrouillage 13, le piston 19, des entretoises 21 et des vis 23, qui rendent cet ensemble solidaire.
Le mécanisme de délestage axial comprend d'une part une chambre 20 délimitée entre le piston 19 et le support de la lingotière 10, d'autre part un système de gestion (non représenté) permettant de varier la pression interne à l'intérieur de la chambre 20.
Le système de gestion comprend d'une part un dispositif d'alimentation contrôlée de la chambre 20 en un fluide tel que de l'air, ayant une pression permettant d'appliquer sur le piston 19 un effort F4 supérieur à l'effort de compression F3 appliqué sur la bague de verrouillage 13 par les moyens de sollicitation 14, l'introduction de ce fluide permettant de placer le mécanisme de délestage dans l'état actif, et d'autre part un dispositif d'échappement contrôlé de ce fluide hors de la chambre 20 lorsque l'on souhaite placer le mécanisme de délestage dans son état inactif.
En pratique dans l'exemple de réalisation qui est illustré, les moyens de sollicitation 14 sont interposés entre la lingotière 10 et le piston 19. Les efforts générés par les moyens de sollicitation 14 sont transmis au piston 19, ce dernier entraînant la bague de verrouillage 13 qui lui est solidaire, de sorte à lui appliquer l'effort de compression F3. Par l'intermédiaire du piston 19, les moyens de sollicitation 14 appliquent donc l'effort de compression F3 à la bague de verrouillage 13.
Il ressort de ce qui précède que l'effort total transmis à chaque instant par le piston 19 à la bague de verrouillage 13 est égal à la somme des efforts F3 appliqués par l'ensemble des moyens de sollicitation 14 proportionnellement à la précontrainte appliquée par l'ensemble des vis (23), dans la limite de course imposée par la longueur des entretoises (21). A l'état inactif du mécanisme de délestage, l'effort total est donc égal à l'effort de compression F3, tandis que dans son état actif, l'effort total correspond à un effort opposé au sens de l'effort F3 et ayant une intensité égale à la différence entre l'intensité de l'effort F4 appliqué dans la chambre 20 et l'intensité de l'effort de compression F3. Les efforts F4 sont transmis uniquement à l'état actif du mécanisme de délestage.
Les moyens de sollicitation 14 ont une capacité à se déformer dans la même direction que les efforts auxquels ils sont soumis ; de la configuration à vide (dans leur état naturel) à la configuration occupée à l'état inactif du mécanisme de délestage et de la configuration inactive du mécanisme de délestage à la configuration active.
Dans l'état inactif du mécanisme de délestage, les moyens de sollicitation 14 sont comprimés selon un effort F3, inférieur à l'effort maximal admissible par lesdits moyens.
Dans l'état actif du mécanisme de délestage, l'intensité de l'effort F4 est comprise entre l'effort F3 et l'effort maximal admissible des moyens de sollicitation. Dans un mode préféré de l'invention, le déplacement du système de maintien induit par l'effort F4 permet de supprimer le contact entre les pièces 12 et 13.
Le piston 19 comprend une pluralité d'entretoises 21 orientées parallèlement à la direction principale X et dont l'extrémité supérieure coïncide avec la bague de verrouillage 13. Le nombre d'entretoises 21 est par exemple supérieur ou égal à 3 ou plus préférentiellement supérieur ou égal à 10. Les entretoises 21 sont réparties angulairement autour de la direction principale X, à pas régulier. Ces entretoises 21 servent à transmettre les efforts subis par le piston 19 à la bague de verrouillage 13, à savoir les efforts provenant en permanence des moyens de sollicitation 14 et les efforts appliqués par le mécanisme de délestage via le fluide dans la chambre 20 uniquement à l'état actif du mécanisme de délestage. Leur nombre et leur répartition permettent de transmettre des efforts très élevés tout en ayant une bonne répartition de ceux-ci sur toute la périphérie de la bague de verrouillage 13. Les entretoises 21 sont également montées à coulissement dans la lingotière 10, notamment en traversant l'épaisseur du support de la lingotière 10 dans sa partie supérieure. De cette manière, elles assurent également la fonction de montage à coulissement de la bague de verrouillage 13 par rapport à la lingotière 10 suivant la direction principale X.
Selon un mode de réalisation particulier, les moyens de sollicitation 14 comprennent un pluralité de dispositifs élastiques de compression 22 angulairement répartis autour de la direction axiale X, chaque dispostif élastique de compression 22 étant interposé entre le support de la lingotière 10 et le piston 19. Le nombre de dispositifs élastiques de compression 22 est par exemple supérieur ou égal à 3 ou plus préférentiellement supérieur ou égal à 10. Les dispositifs élastiques de compression 22 sont répartis angulairement autour de la direction axiale X, à pas régulier ou non. Leur nombre et leur répartition permettent de transmettre des efforts très élevés tout en ayant une bonne répartition de ceux-ci sur toute la périphérie de la bague de verrouillage 13.
Chaque dispositif élastique de compression 22 comprend notamment un empilement d'une pluralité de rondelles dite « Belleville » parallèlement à la direction principale X, ce qui permet une très grande efficacité tout en conservant une bonne simplicité et une fiabilité dans le temps. Il reste toutefois qu'un dispositif élastique de compression 22 peut éventuellement comprendre un ressort hélicoïdal ou tout autre élément compressible apte à jouer un rôle élastique sous l'effet d'efforts de compression F3 très élevés.
Il est rappelé qu'une rondelle « Belleville » est une rondelle légèrement conique en tôle emboutie, utilisée pour jouer un rôle de ressort de compression.
Le retrait de la bague de bridage 12 hors du moule se pratique lorsque le mécanisme de délestage est en position active en déverouillant le système de verrouillage/déverrouillage.
Dans la cas particulier d'un système de verrouillage/déverrouillage par baïonnette, le retrait de la bague de bridage 12 hors du moule se pratique, lorsque le mécansime de délestage est en position active, par la combinaison de la direction principale X avec un mouvement de rotation Ω, jusqu'à obtenir un alignement selon la direction principale X entre les ergots 16 de la bague de bridage 12 avec les ouvertures 18 de la bague de verouillage 13.
Le fonctionnement de l'outillage qui vient d'être décrit peut être le suivant.
Pour fabriquer un produit en métal grâce à l'outillage, un métal liquide est amené notamment pargravité dans la lingotière 10,, refroidie extérieurement et munie d'un fond mobile. Lors de son séjour dans la lingotière 10, le métal effectue sa solidification et s'évacue selon la direction principale X à l'aide du fond mobile tandis que l'on réapprovisionne la rehausse située dans la partie supérieure du moule de manière à y maintenir un niveau de métal liquide à peu près constant malgé la descente du fond mobile.
En fonction de la nature et de la conception de la lingotière 10, le produit de métal qui peut ainsi être fabriqué peut être une billette en métal ou une plaque en métal, ce métal pouvant être un alliage d'aluminium par exemple.
Durant la coulée en charge, le mécanisme de maintien sollicite la bague de bridage 12 en lui appliquant l'effort de maintien F2. Sous l'effet de cet effort de maintien F2, la bague de bridage 12 applique l'effort de bridage Fl à la bague de transition 11 qui remplit son rôle d'étanchéité vis-à-vis de la lingotière 10.
Pour cela, les efforts transmis au piston 19 par le mécanisme de délestage 14 appliquent en permanence l'effort de compression F3 à la bague de verrouillage 13. Durant la phase de coulée en charge, le mécanisme de délestage axial est à l'état inactif (figure 1). Le piston 19 ne subit pas d'effort F4 par le fluide contenu dans la chambre 20. Sous l'effet de la seule présence de l'effort de compression F3, la bague de verrouillage 13 est abaissée et en appui contre la bague de bridage 12 et transmet à celle-ci l'effort de maintien F2, qui est sensiblement égal à l'effort de compression F3.
La bague de bridage 12 et la bague de verrouillage 13 sont vérouillées par le système de verrouillage/déverrouillage. Les bagues 12 et 13 sont bloquées axialement pour assurer la transmission des efforts d'une pièce à l'autre (figure 2) et empêcher tout retrait de la bague de bridage 12.
Lorsque la bague de transition 11 doit être échangée à la fin d'une coulée en charge, le mécanisme de délestage axial est placé temporairement et volontairement dans son état actif (figure 3). Le fluide contenu dans la chambre 20 transmet au piston 19 l'effort F4, le piston 19 subissant déjà l'effort de compression F3 provenant des moyens de sollicitation 14. Cet effort F4 est opposé et supérieur à l'effort de compression F3. Il en résulte un mouvement de soulèvement de la bague de verrouillage 13 et l'appui sur la bague de bridage 12 cesse. L'effort de maintien F2 n'est plus transmis à la bague de bridage 12, donc l'effort de bridage Fl n'est plus transmis à la bague de transition 11. La bague de bridage 12 devient libre axialement.
Dans le même temps, dans un mode particulier de l'invention, comme l'effort de maintien F2 n'est plus transmis à la bague de bridage 12, la bague de verrouillage 13 devient libre axialement.
Dans un autre mode particulier préféré, comme l'effort de maintien F2 n'est plus transmis à la bague de bridage 12, ladite bague de bridage 12 devient libre axialement. Dans le cas particulier d'un système de verrouillage/déverrouillage par baïonnette, la bague de bridage 12 devient libre angulairement autour de la direction principale X.
La bague de bridage 12 est ensuite retirée selon la direction principale X en passant à travers la bague de verrouillage 13 grâce à un outil d'extraction adapté non représenté. Une fois la bague de bridage 12 ainsi retirée, la bague de transition 11 peut être extraite suivant la direction principale X du côté opposé à la lingotière 10, notamment en passant à travers l'ouverture au centre de la bague de verrouillage 13.
Le remontage de la nouvelle bague de transition 11 est réalisé selon un mode opératoire implémentant les étapes précédentes dans un ordre inverse. L'outillage qui vient d'être décrit précédemment présente l'avantage d'être particulièrement convivial lors d'un changement de bague de transition 11. Il permet également de diminuer le temps nécessaire à l'opération de changement de la bague de transition 11 et de la rendre très simple à mettre en œuvre. Ces avantages sont obtenus sans compromettre ni la bonne qualité ni la bonne répartition de l'étanchéité entre la bague de transition 11 et la lingotière 10.
Claims (14)
- REVENDICATIONS1. Outillage permettant la fabrication d'un produit en métal par coulée en charge, comportant un moule comprenant : - une rehausse par laquelle le métal à l'état liquide est déversé, - une lingotière (10) dans laquelle la solidification du métal se produit et équipée d'un support à refroidissement intégré, - un fond mobile se déplaçant suivant une direction principale (X), parallèle à l'axe principal de la lingotière (10), - une bague de transition (11) interposée entre la rehausse et la lingotière (10), l'outillage étant caractérisé en ce qu'il comprend une bague de bridage (12) apte à transmettre un effort de bridage (Fl) à la bague de transition (11) orienté vers la lingotière (10) suivant la direction principale (X), un mécanisme de maintien assurant un blocage positif de la bague de bridage (12) et apte à exercer un effort de maintien (F2) sur la bague de bridage (12) dirigé vers la bague de transition (11) suivant la direction principale (X), et un mécanisme de délestage axial configuré de sorte à varier entre un état inactif dans lequel le mécanisme de maintien exerce ledit effort de maintien (F2) sur la bague de bridage (12) de sorte que la bague de bridage (12) exerce ledit effort de bridage (Fl) sur la bague de transition (11) et un état actif dans lequel le mécanisme de délestage axial s'oppose à l'action appliquée par le mécanisme de maintien sur la bague de bridage (12) à l'état inactif de manière à libérer la bague de bridage (12) selon la direction axiale (X) et à permettre un retrait de la bague de bridage (12) hors du moule tel que la bague de transition (11) peut être retirée suivant la direction principale du côté opposé à la lingotière (10).
- 2. Outillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mécanisme de maintien comprend une bague de verrouillage (13) apte à transmettre ledit effort de maintien (F2) à la bague de bridage (12), et des moyens de sollicitation (14) sollicitant en permanence la bague de verrouillage (13) suivant la direction principale (X) en direction de la bague de bridage (12) selon un effort de compression (F3) tel que dans l'état inactif du mécanisme de délestage axial, la bague de verrouillage (13) sollicitée par les moyens de sollicitation (14) suivant ledit effort de compression (F3) exerce ledit effort de maintien (F2) sur la bague de bridage (12).
- 3. Outillage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la bague de verrouillage (13) et la bague de bridage (12) sont solidaires l'une de l'autre, notamment en étant formées dans une seule et même pièce.
- 4. Outilage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la bague de verrouillage (13) est une pièce indépendante de la bague de bridage (12) et en ce que dans son état actif, le mécanisme de délestage axial sollicite temporairement la bague de verrouillage (13) selon la direction principale (X) dans un sens opposé à l'effort de compression (F3) appliqué par les moyens de sollicitation (14) d'une manière permettant de supprimer l'appui de la bague de verrouillage (13) sur la bague de bridage (12) suivant la direction principale (X), pour autoriser ledit retrait de la bague de bridage (12) hors du moule.
- 5. Outillage selon la revendication 4, caractérisé en ce que la bague de bridage (12) et la bague de verrouillage (13) coopèrent ensemble selon un système de verrouillage/déverrouillage.
- 6. Outillage selon la revendication 5, caractérisé en ce que le système de verouillage/déverrouillage est un système de baïonnette, la variation angulaire relative entre les deux bagues (12,13) autour de la direction principale (X) permettant de varier entre une première configuration angulaire dans laquelle la bague de bridage (12) peut traverser la bague de verrouillage (13) suivant la direction principale (X) dans un sens opposé à la bague de transition (11) et une deuxième configuration angulaire dans laquelle la bague de bridage (12) est bloquée par la bague de verrouillage (13) suivant la direction principale (X) dans le sens opposé à la bague de transition (11).
- 7. Outillage selon la revendication 6, caractérisé en ce que le passage de la première configuration angulaire à la deuxième configuration angulaire et réciproquement est obtenu par un mouvement de rotation (Ω) de la bague de bridage (12) par rapport au moule autour de la direction axiale (X) sur une course angulaire prédéterminée, la bague de verrouillage (13) restant fixe par rapport au moule durant ledit mouvement (Ω).
- 8. Outillage selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que la bague de verrouillage (13) est solidaire d'un piston (19) et le mécanisme de délestage axial comprend d'une part une chambre (20) délimitée entre ledit piston (19) et le support de la lingotière (10), d'autre part un système de gestion permettant de varier la pression dans la chambre (20).
- 9. Outillage selon la revendication 8, caractérisé en ce que le système de gestion comprend d'une part un dispositif d'alimentation contrôlée de la chambre (20) en un fluide tel que de l'air, ayant une pression permettant d'appliquer sur le piston (19) un effort (F4) supérieur à l'effort de compression (F3) appliqué sur la bague de verrouillage (13) par les moyens de sollicitation (14) et d'autre part un dispositif d'échappement contrôlé dudit fluide hors de la chambre (20).
- 10. Outillage selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que les moyens de sollicitation (14) comprennent un pluralité de dispositifs élastiques de compression (22) angulairement répartis autour de la direction principale (X), chaque dispostif élastique de compression (22) étant interposé entre le support de la lingotière (10) et le piston (19).
- 11. Outillage selon la revendication 10, caractérisé en ce que chaque dispositif élastique de compression (22) comprend un empilement d'une pluralité de rondelles Belleville parallèlement à la direction principale (X).
- 12. Outillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le moule et la bague de bridage (12) sont configurés de sorte que le retrait de la bague de bridage (12) hors du moule se pratique selon la direction principale (X).
- 13. Outillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la bague de bridage (12) et la bague de transition (11) sont solidaires l'une de l'autre.
- 14. Outillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la bague de bridage (12) est une pièce indépendante de la bague de transition (11).
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