FR3047429A1 - Dispositif de noyautage pour fonderie par gravite - Google Patents

Abstract

L'invention a pour objet un dispositif (1) de noyautage pour fonderie par gravité, ledit dispositif de noyautage comportant : - des moyens de constitution des noyaux comprenant des outillages définissant des cavités de moulage (34), - des moyens d'alimentation en composé(s) pulvérulent(s) desdites cavités par des ouvertures d'alimentation, et - des moyens de séchage des noyaux en cours de constitution dans lesdites cavités (34) par soufflage d'un fluide par des ouvertures de soufflage, caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens de mise en dépression des cavités.

Description

DISPOSITIF DE NOYAUTAGE POUR FONDERIE PAR GRAVITE

[0001] L’invention se rapporte à une technique de fonderie, appelée fonderie par gravité, aussi désignée sous le terme de coulée par gravité, qui permet de mouler des pièces métalliques. La coulée par gravité connaît plusieurs variantes de mise en oeuvre, dont par exemple la coulée par gravité dite coquille, en source, basculée ou basse pression, l’invention s’intéressant à toutes ces variantes.

[0002] L’invention s’intéresse plus particulièrement aux dispositifs dits de noyautage destinés à fabriquer des noyaux pour des moules utilisés dans ce type de technique. En fonderie, les noyaux sont, de façon connue, des composants du moule, réalisés à base de sable, naturel ou artificiel, (silice, mullite, céramique et autre,...) qui permettent de réaliser les évidements intérieurs de la pièce à mouler, ou des zones en contre-dépouille de celle-ci.

[0003] Ces dispositifs de noyautage sont généralement constitués de trois grandes parties, mobiles les unes par rapport aux autres.

[0004] Il y a tout d’abord la partie la plus amont, également appelée « tête de tir », qui présente une enceinte qui reçoit en partie haute le sable ou, plus généralement le sable associé à des composants du type liant organique ou minéral, par exemple un/des liants(s) sous forme pulvérulente, provenant d’une trémie, et qui distribue ce mélange pulvérulent au travers d’au moins une plaque percée d’ouvertures dite « plaque de tir » par des buses de distribution dites buses de tir.

[0005] Il y a ensuite la « boîte à noyaux », qui délimite les cavités qui vont correspondre à la forme et aux dimensions des noyaux à fabriquer, les buses de tir mentionnées plus haut étant en connexion fluidique avec des ouvertures disposées en partie supérieure des cavités en question pour en permettre le remplissage.

[0006] Il y a, enfin, la partie « séchage (par un gaz) », qui permet, une fois les cavités de la boîte à noyaux remplies du mélange pulvérulent, de durcir celui-ci, de manière à ce que la boîte à noyaux puisse finalement éjecter des noyaux durcis/compacts et manipulables de ses cavités vers les moules. Ce durcissement se fait par chauffage du mélange pulvérulent, qui entraîne sa déshydratation et le durcissement du liant, par exemple par réticulation quand le liant est de type organique, assurant ainsi la cohérence des noyaux.

[0007] Généralement, ce durcissement par chauffage se fait par diffusion, à cœur, dans le mélange pulvérulent d’air chaud et sec sous pression : après avoir alimenté les cavités en mélange sable/liant par des ouvertures pratiquées dans les cavités, on vient souffler de l’air chaud par ces mêmes ouvertures dans les cavités sur les noyaux en cours de constitution.

[0008] Cependant, on cherche à faire évoluer la façon dont on opère le durcissement des noyaux pour différentes raisons. L’une des raisons est que le procédé de chauffage décrit plus haut présente un coût énergétique non négligeable. En outre, l’opération de chauffage est assez longue, et allonge significativement donc le temps de cycle de production des noyaux. Enfin, on tend à avoir de plus en plus recours à des liants minéraux, et non plus organiques, notamment pour suivre les évolutions réglementaires en la matière, et avec ce type de liant, améliorer l’efficacité du séchage est important.

[0009] L’invention a alors pour but d’améliorer les dispositifs de noyautage, et, plus particulièrement, d’améliorer la façon d’opérer le durcissement des noyaux, notamment afin de remédier aux inconvénients mentionnés précédemment.

[0010] L’invention a tout d’abord pour objet un dispositif de noyautage pour fonderie par gravité, ledit dispositif de noyautage comportant : - des moyens de constitution des noyaux comprenant des outillages définissant des cavités de moulage, - des moyens d’alimentation en composé(s) pulvérulent(s) desdites cavités par des ouvertures d’alimentation, et - des moyens de séchage des noyaux en cours de constitution dans lesdites cavités par soufflage d’un fluide par des ouvertures de soufflage, le dispositif comprenant également des moyens de mise en dépression des cavités.

[0011] De façon générale dans le présent texte, on comprend sous le terme « mise en dépression » des cavités une aspiration créé dans celles-ci conduisant à faire baisser la pression dans lesdites cavités. On utilisera également le terme « mise sous vide >> avec la même signification.

[0012] Pouvoir mettre en dépression les cavités offre de nombreux avantages à différentes étapes du procédé de fabrication : ainsi, mettre sous vide les cavités lors de l’étape de séchage des noyaux permet de raccourcir de façon très significative le temps de séchage nécessaire au durcissement des noyaux. On a observé des gains de temps de 30 à 50% voire davantage, toutes choses égales par ailleurs, quand on met sous vide (partiel) les cavités. On a en effet observé que cette mise sous vide autorise l’augmentation du débit de fluide de séchage traversant les cavités, et la réduction de la pression dans l’outillage dans son ensemble.

[0013] On peut également, optionnellement, mettre sous vide les cavités avant et/ou après cette étape de séchage. Ainsi, il s’avère également très avantageux de mettre en dépression les cavités avant l’étape de séchage proprement dite, et tout particulièrement lors du remplissage des cavités par les composés pulvérulents : il s’est avéré que la mise en dépression facilitait le remplissage en favorisant l’écoulement du mélange pulvérulent dans la cavité, et, de fait, améliorait le compactage des composés pulvérulents dans la cavité, et, en final, la qualité des noyaux.

[0014] En réalisant (ou en poursuivant) la mise en dépression des cavités pendant le changement de la platine d’injection des composés pulvérulents et la mise en place des moyens de séchage, donc entre l’étape de remplissage et l’étape de séchage, on amorce un écoulement de fluide (d’air) au travers du noyau, qui permet de gagner encore du temps sur le cycle de production, gain de temps pouvant se chiffrer en secondes ou en dizaines de secondes.

[0015] Lors de l’éjection du noyau, une fois durci après séchage par ouverture de l’outillage, maintenir ou réaliser une aspiration/dépression au niveau des cavités s’est avéré également intéressant, car elle garantit la réduction voire la suppression d’émissions de poussières, notamment de poussières dites fines qui sont des résidus de sable de très petite taille, quand on ouvre les empreintes.

[0016] Avantageusement, les moyens de séchage comprennent des circuits de fluide de séchage connectés fluidiquement aux cavités, les moyens de mise en dépression des cavités utilisant lesdits circuits de fluide et comprenant au moins une pompe à vide branchée sur lesdits circuits.

[0017] On ne vient donc pas ajouter un circuit de vide, on vient plutôt exploiter le circuit de fluide de séchage existant, en le modifiant de façon à y intégrer des moyens de mise en dépression sous forme d’au moins une pompe à vide.

[0018] De préférence, la pompe à vide (ou chacune d’elles s’il y en a plusieurs) est activable par des moyens de pilotage utilisant des vannes disposées sur les circuits de fluide. Elle peut ainsi être disposée dans un circuit annexe en dérivation du circuit de fluide de séchage.

[0019] On peut ainsi réaliser la mise en dépression ou pas, selon que les vannes sur la dérivation sont ouvertes ou fermées, selon que la pompe fonctionne ou non, ou encore moduler la dépression en agissant sur les réglages mêmes de la pompe à vide. Des moyens électroniques/informatiques gèrent le fonctionnement de la pompe et des vannes.

[0020] Avantageusement, le fluide de séchage est choisi parmi l’air et la vapeur d’eau surchauffée. Utiliser de l’air chaud, notamment sec, pour le séchage est conventionnel. En revanche, il s’est avéré qu’utiliser de la vapeur d’eau surchauffée est également très efficace, avec un temps de séchage moindre qu’avec de l’air, une moindre consommation d’énergie pour le séchage voire l’obtention de noyaux un peu plus souples, un peu moins cassants.

[0021] Selon un premier mode de réalisation, les ouvertures de soufflage sont distinctes des ouvertures d’alimentation. L’invention propose donc, dans ce mode de réalisation particulier, de différencier les ouvertures d’alimentation en sable et liant des ouvertures de soufflage d’air (de fluide) chaud, ce qui ouvre de toutes nouvelles possibilités d’opérer le séchage des noyaux. En effet, dans le cas d’un liant à durcissement par chauffage/déshydratation, le séchage des noyaux est obtenu par la combinaison de la température de l'outillage métallique (durcissement « périphérique ») et de la circulation d’un fluide chaud sous pression qui traverse le noyau poreux (durcissement « à cœur ») : l'outillage chaud et le fluide chaud vaporisent et évacuent l'eau contenue dans le liant. Cette déshydratation du liant contenu dans le noyau le fait durcir et permet d'obtenir un noyau (sable + liant) dur et manipulable. La déshydratation peut être obtenue par deux phénomènes physiques, à savoir le changement de phase de l'eau liquide vers l’eau vapeur, l’eau vapeur étant évacuée par la circulation de gaz, et, dans le cas de l’air comme fluide de séchage, l'absorption de l’humidité dans l’air sec.

[0022] Selon ce premier mode de réalisation, on peut améliorer séparément l’injection de sable et celle de fluide, en se libérant des contraintes liées à l’étape de remplissage des cavités par le sable : on peut améliorer la façon de souffler le fluide de séchage au travers du noyau sans risquer de dégrader du même coup la façon d’injecter le mélange sable + liant. On peut ainsi, notamment, utiliser des moyens de soufflage dimensionnés de façon appropriée pour un fluide chaud, on peut aussi choisir librement la répartition et le dimensionnement des ouvertures de soufflage des cavités, indépendamment des ouvertures d’alimentation en sable.

[0023] On peut enfin, comme détaillé plus loin, choisir des cheminements du fluide chaud dans les noyaux depuis les ouvertures de soufflage complètement différents du cheminement du mélange sable + liant quand on remplit les cavités, notamment en choisissant des flux en sens inverse, ce qui accélère le séchage et facilite l’éjection des noyaux.

[0024] Selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, les ouvertures de soufflage sont communes avec des ouvertures d’alimentation, le soufflage du fluide de séchage se faisant dans le même sens global que l’alimentation en mélange pulvérulent en direction des cavités.

[0025] Selon une variante, les ouvertures de soufflage sont en connexion fluidique avec un caisson étanche d’alimentation en fluide. Le caisson est généralement relié lui-même de façon étanche à un générateur de fluide du type air chaud ou vapeur d’eau surchauffée, et l’arrivée de fluide à la température voulue et à la pression voulue dans le caisson peut être commandée par des moyens de pilotage appropriés.

[0026] Selon une variante, les ouvertures d’alimentation en composés pulvérulents sont en connexion fluidique avec un caisson étanche d’évacuation du fluide.

[0027] Avantageusement, ce caisson peut comprendre une platine munie d’ouvertures en connexion fluidique avec les ouvertures de soufflage par des conduits. Ces conduits traversent ainsi, notamment, l’une des empreintes définissant les cavités, notamment l’empreinte inférieure.

[0028] Avantageusement, les ouvertures de soufflage sont équipées de filtre(s) dans le premier mode de réalisation. On évite ainsi que la présence de ces ouvertures ne vienne perturber le remplissage des cavités par le mélange sable + liant par les buses d’alimentation (le sable ne peut pas traverser ces filtres). On peut ainsi positionner plus facilement les zones d’injection de fluide de séchage dans les cavités sans impact négatif, sans défaut d’aspect supplémentaire sur le noyau et donc sur la pièce coulée finale. Ces filtres aident également à homogénéiser la circulation de fluide de séchage dans le noyau.

[0029] Dans la mise en oeuvre du premier mode de réalisation mentionné plus haut, les ouvertures de soufflage et les ouvertures d’alimentation sont de préférence disposées relativement les uns par rapport aux autres dans les cavités de façon à ce que le sens d’introduction des matériaux pulvérulents dans lesdites cavités soit sensiblement opposé au sens d’introduction du fluide de séchage dans lesdites cavités.

[0030] Toujours dans la mise en oeuvre du premier mode de réalisation, de préférence, toutes les ouvertures de soufflage sont regroupées sur un bord de la cavité, et toutes les ouvertures d’alimentation sur un bord opposé. Concrètement, quand les cavités sont constituées par deux demi-moules, appelés aussi empreintes, les ouvertures d’alimentation peuvent être toutes du côté d’une des empreintes (la supérieure notamment) et les ouvertures de soufflage du côté de l’autre empreinte (l’inférieure notamment). Cette configuration autorise une circulation du sable dans la cavité substantiellement en sens inverse de la circulation du fluide de séchage, ultérieurement, dans le noyau en cours de constitution.

[0031] De préférence, les ouvertures d’évacuation sont en connexion fluidique avec un caisson étanche d’évacuation en fluide, le caisson d’évacuation comprenant de préférence une platine munie d’ouvertures en connexion fluidique avec les ouvertures d’évacuation par des conduits ou par des buses d’évacuation. Les buses d’évacuation montées sur une platine peuvent être placées au-dessus des ouvertures d’alimentation, en lieu et place des buses d’alimentation, lors de l’étape de soufflage.

[0032] De préférence, ces moyens d’évacuation sont équipés de filtres. Là encore, les filtres servent à contenir le mélange sable + liant dans la cavité, lors du remplissage de la cavité et tout au long de la formation du noyau.

[0033] De préférence encore, les moyens d’évacuation ont recours aux ouvertures d’alimentation des cavités et/ou à des ouvertures distinctes, de préférence munies de filtres.

[0034] Selon une variante, le dispositif selon l’invention peut présenter au moins deux systèmes d’éjection des noyaux durcis, dont notamment un système disposé du côté des ouvertures de soufflage et un système disposé du côté des ouvertures d’alimentation des cavités. En effet, de façon connue, on prévoit un système d’éjection des noyaux, généralement disposé du côté opposé de la boîte à noyaux au côté muni des buses d’alimentation en sable + liant. Selon l’invention, on peut prévoir que le système d’éjection soit plutôt du même côté, donc, selon le mode de réalisation préféré de l’invention, du côté opposé à celui des ouvertures de soufflage, ou cumuler les deux systèmes d’éjection, en ajoutant ce système d’éjection supplémentaire.

[0035] L’invention a également pour objet le procédé de mise en oeuvre du dispositif décrit précédemment, et qui comprend une étape de remplissage des cavités par les composés pulvérulents, une étape de séchage des noyaux en cours de constitution et une étape d’évacuation des noyaux durcis, et tel qu’on active les moyens de mise en dépression des cavités lors de l’étape de séchage au moins.

[0036] De préférence, on peut aussi activer les moyens de mise en dépression des cavités également lors de l’étape de remplissage et/ou d’évacuation.

[0037] L’invention a également pour objet le procédé de mise en oeuvre du dispositif décrit précédemment, tel qu’on alimente en composé(s) pulvérulent(s) les cavités par des ouvertures d’alimentation, puis en ce qu’on souffle un fluide dans les cavités pour sécher des noyaux en cours de constitution dans lesdites cavités par soufflage d’un fluide par des ouvertures, l’injection du fluide se faisant dans les cavités dans un sens opposé à l’injection des composés pulvérulents.

[0038] De préférence, les composés pulvérulents comprennent du sable et au moins un liant de type minéral. Avantageusement, ils ne contiennent que des liants de nature minérale, par exemple à base de silicate et/ou de phosphate. En effet, renoncer aux liants organiques permet de suivre les évolutions réglementaires dans le domaine de la fonderie.

[0039] De façon conventionnelle, et selon le deuxième mode de réalisation, on a généralement l’alimentation en sable et liant au-dessus de la boîte à noyaux, avec les ouvertures d’alimentation disposées sur le bord supérieur des cavités. Selon le premier mode de réalisation, les ouvertures de soufflage sont plutôt disposées sur le bord inférieur des cavités, de façon à ce qu’on alimente la boîte à noyaux en sable et liant selon un sens globalement du haut vers le bas, et en ce qu’on souffle ensuite du fluide chaud selon un sens globalement opposé, du bas vers le haut.

[0040] L’invention a également pour objet l’application du dispositif et/ou du procédé décrits plus haut pour l’obtention de noyaux de fonderie dépourvus de liant organique.

[0041] L’invention a également pour objet l’application du dispositif et/ou du procédé décrits plus haut pour l’obtention de noyaux de fonderie correspondant à des portions de pièces de moteurs thermiques, notamment des portions de culasse, et par exemple des chambres à eau de culasses de moteur thermique, et toute autre pièce de fonderie, notamment destinées à l’industrie automobile, dont la géométrie doit être très précise et reproductible et dont la qualité de surface doit être élevée.

[0042] L’invention concerne également les noyaux obtenus par le dispositif précédemment décrit, ces noyaux étant substantiellement dépourvus de composants organiques.

[0043] L’invention a également pour objet un procédé de fonderie par coulée gravité de pièces de fonderie, qui utilise ces noyaux.

[0044] D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après de deux modes de réalisation de l’invention, non limitatifs de l’invention, faite en référence aux figures très schématiques suivantes : • les figures 1 à 6 représentent dans son ensemble, en coupe verticale, un exemple de dispositif de noyautage avec le deuxième mode de réalisation où les flux d’alimentation en sable et les flux d’alimentation en fluide de séchage sont dans la même direction, la figure 1 étant une vue d’ensemble avec la boite à noyaux ouvertes, les figures 2 à 6 présentant le dispositif à différentes étapes de la production des noyaux ; • la figure 7 est une vue en coupe verticale d’un dispositif de noyautage avec le premier mode de réalisation de l’invention, où les flux d’alimentation en sable et les flux d’alimentation en fluide de séchage sont dans des directions opposées ; • la figure 8 est un agrandissement de la platine d’injection d’air chaud du dispositif de noyautage de la figure 7 ; • la figure 9 est une vue en coupe verticale d’un dispositif de noyautage modifié selon une autre variante du premier mode de réalisation ; • la figure 10 représente l’utilisation de moyens de mise sous vide selon l’invention dans l’opération de séchage du deuxième mode de réalisation ; • la figure 11 représente l’utilisation de moyens de mise sous vide selon l’invention dans l’opération de séchage du premier mode de réalisation ; • La figure 12 représente l’utilisation de moyens de mise sous vide selon l’invention dans l’opération d’éjection des noyaux, selon le premier et/ou le deuxième mode de réalisation ; • La figure 13 est une variante de la platine représentée à la figure 8 ; • La figure 14 est une autre variante de la platine représentée à la figure 8.

[0045] Ces figures sont très simplifiées, les éléments représentés ne sont donc pas nécessairement à l’échelle les uns par rapport à l’autre ou d’une figure à l’autre. Chaque référence conserve la même signification d’une figure à l’autre. La représentation des outillages se fait dans leur configuration habituelle d’utilisation, et c’est dans ce sens qu’il faut comprendre les références spatiales du type « supérieur >>, « inférieur >>, « haut >> ou « bas «... (ainsi que dans tout le présent texte).

[0046] Les figures 10 à 12 portent sur l’invention qui a recours à des moyens de mise sous vide selon deux modes de réalisation. Les figures 1 à 9 permettent de rappeler toutes les étapes de fabrication selon ces deux modes sans représenter les moyens de mise sous vide, pour alléger ces figures et en faciliter la compréhension.

[0047] Les figures 1 à 6 sont donc des vues en coupe verticale d’un dispositif 1 de noyautage utilisant un deuxième mode de réalisation, où l’alimentation en sable (et son liant) se fait depuis la partie supérieure de l’outillage tout comme l’alimentation en fluide de séchage. Tous les composés et le mode de fonctionnement ne seront donc pas détaillés, à différents stades de la fabrication des noyaux. Elles permettent d’illustrer le principe de la fabrication de noyaux de fonderie, sans que l’invention se limite nécessairement à ce dispositif précis.

[0048] Ce dispositif 1 comprend donc schématiquement une partie 2 dite « ensemble tête de tir « alimentée en mélange pulvérulent de sable et de liant par un conduit (non représenté) dans lequel débouche une trémie (non représentée). Le dispositif comprend aussi une partie 3 dite « boîte à noyaux «, une partie dite « ensemble de séchage « 4 (figure 4) et une partie dite « système d’éjection « 5.

[0049] La boîte à noyaux 3 est montée mobile selon un axe vertical X et selon un axe horizontal Z. L’ensemble de séchage 4 et l’ensemble tête de tir 2 sont montés mobiles selon un axe horizontal Y. La boîte à noyaux 3 comprend une empreinte inférieure 31 chauffée, une empreinte supérieure 32 chauffée, des fourches (non représentées), et des cavités 34 définies conjointement par les empreintes 31 et 32 pour définir les formes et dimensions des noyaux à fabriquer.

[0050] La tête de tir 2 comprend une platine d’injection 21 qui se trouve en partie inférieure du caisson contenant le mélange de sable et de liant S, et qui est munie d’ouvertures en connexion avec des buses d’injection 22 destinés à alimenter les cavités 8 par des canaux 33 pratiqués dans l’empreinte supérieure 7.

[0051] Le système de séchage 4 (figure 4) comprend une cloche d’injection 41, avec un point d’injection 42 relié à une source de fluide chaud du type air chaud sec (non représentée). La cloche d’injection 42 est apte à injecter ce fluide chaud dans les cavités 8 via les canaux d’alimentation 33. Des filtres 35 sur des ouvertures des cavités dans l’empreinte inférieure, permettent d’évacuer le fluide de séchage en retenant le sable dans la cavité.

[0052] Le système d’éjection 5 comprend des éjecteurs 51 fixés sur une platine d’éjection mobile 52 disposée sous l’empreinte inférieure 32.

[0053] La figure 1 est une représentation générale du dispositif de noyautage avec la boite à noyaux ouverte, au démarrage de la fabrication : les deux empreintes 31 et 32 ne sont pas en contact l’une avec l’autre, les buses d’alimentation 22 en mélange ne sont pas en connexion avec les canaux 33 de l’empreinte supérieure 31.

[0054] La figure 2 représente la boîte à noyaux 3 fermée, en position d’injection dans les cavités fermées 34 du mélange sable + liant par les buses 22 puis les canaux 33 débouchant dans des ouvertures disposées dans l’empreinte supérieure 31 des cavités 34.

[0055] La figure 3 représente la boîte à noyaux 3 toujours fermée, avec les cavités 34 en cours de remplissage : c’est l’étape d’injection du mélange S sous pression.

[0056] La figure 4 représente l’étape de retrait de la tête de tir et la mise en place du système de séchage 4 au-dessus de l’empreinte supérieure 31. Le fluide chaud sous pression est guidé depuis l’emplacement où étaient les buses d’alimentation 22 par les canaux 33 jusque dans les cavités 34 pour traverser les noyaux N. il est ensuite évacué à travers les filtres 35 disposés par des ouvertures pratiquées dans l’empreinte inférieure 32. Les flux préférentiels d’écoulement du fluide chaud, symbolisés par des flèches à la figure 4, sont donc liés à l’implantation des buses d’injection 22.

[0057] La figure 5 représente l’étape d’arrêt du soufflage du fluide chaud et l’ouverture de la boite à noyaux 3, lorsque le noyau est suffisamment durci pour être éjecté et manipulé : les noyaux reposent sur l’empreinte inférieure 32.

[0058] La figure 6 représente l’étape d’éjection des noyaux N, par le système d’éjection 5, par une poussée verticale vers le haut des noyaux par les éjecteurs 55 supportés par la platine mobile 52 en translation verticale.

[0059] La figure 7 (précisée avec la figure 8) représente le second mode de réalisation, offrant une alternative au mode précédent pour procéder au séchage des noyaux N: toutes choses égales par ailleurs, on vient inverser le flux de circulation du fluide chaud, comme représenté par les flèches h, en modifiant le système de séchage 4’, 4” : l’alimentation en fluide chaud se fait par le système 4’, et son évacuation par le système 4”. On ajoute sous l’empreinte inférieure 32 une platine mobile 41’ définissant un caisson étanche 42’ alimenté par une source de fluide chaud. On exploite au-dessus de l’empreinte supérieure 31 une cloche étanche 42” définie par une platine 41” présentant une étanchéité périphérique 43”. La figure 8 est un agrandissement de la platine 41” et sera décrite avec la figure 7.

[0060] L’injection de fluide se fait donc par le caisson 42’ en connexion fluidique avec les canaux 36 ménagés dans l’empreinte inférieure et débouchant dans les cavités 34 par des ouvertures munies de filtres 35, par en bas donc. La platine 41 ’ étant traversée par les éjecteurs 51 par des ouvertures appropriées, on peut munir ces ouvertures de moyens d’étanchéité périphériques 52 de façon à garantir l’étanchéité du caisson 42’ dans ces zones.

[0061] Le fluide chaud remonte ensuite en traversant les noyaux N, par les ouvertures de la platine 42” munies de buses d’évacuation 43” équipées de tétines 44” dont la section de sortie est munie optionnellement d’un filtre 45”. Cette platine 42” associée à la platine 41” définit un caisson étanche. Les buses 43” ne sont donc pas au sens propre des buses d’injection, mais des buses servant à capter et évacuer le fluide chaud en partie haute vers le caisson 42”, leurs filtres 45” garantissant, si besoin est, la rétention du sable et du liant dans les cavités 34.

[0062] La figure 9 est une variante de la figure 7 : toutes choses égales par ailleurs, on vient ajouter au système d’injection inférieur 5 un système d’injection supérieur 5’ monté mobile en translation verticale, et comprenant des éjecteurs 51’ montés sur une platine mobile 52’, et qui traversent la platine 42”. On peut prévoir des moyens d’étanchéité (non représentés) pour maintenir l’étanchéité du caisson d’évacuation dans les zones traversées par ces éjecteurs supplémentaires.

[0063] Il est possible qu’un ou certains de ces injecteurs supplémentaires viennent traverser aussi le corps des buses 43” et leurs filtres comme représenté à la figure. On voit aussi qu’on peut prévoir aussi, outre les buses 43” (ou à leur place) de simples canaux 46” dans l’empreinte supérieure 31, éventuellement munis de filtres 35 dans les ouvertures des cavités 34 dans lesquelles ils débouchent, et qui sont en connexion fluidique avec le caisson d’évacuation par un perçage 47” correspondant de la platine 43”.

[0064] A noter que pour les deux variantes, on peut prévoir au niveau de l’ouverture d’évacuation du caisson supérieur défini par les platines 41” et 42” une aspiration facilitant et accélérant l’évacuation du fluide chaud.

[0065] L’invention fait donc selon le premier mode de réalisation des figures 10 à 12 circuler le fluide de séchage en sens inverse de l’injection du mélange sable + liant. L’injection du fluide se fait dans l’exemple de l’invention par des conduits dans l’empreinte débouchant dans les cavités par des ouvertures équipées de filtres. Ainsi, - on ne perturbe pas l’étape de remplissage des cavités par injection du sable, - on positionne facilement les zones d’injection de fluide de séchage sans impact négatif sur la qualité d’aspect du noyau, donc de la pièce coulée, - on améliore l’homogénéité de circulation du fluide de séchage à travers tout le noyau poreux.

[0066] Les avantages liés à ce mode de séchage « inversé >> sont intéressants. Ainsi, on a observé un gain de temps dans l’opération de séchage qui peut atteindre jusqu’à 40% du temps habituel : le noyau acquiert plus vite les caractéristiques mécaniques suffisantes pour supporter l’étape suivante d’éjection sans dommages, et ceci, d’autant plus que l’on injecte le fluide chaud depuis l’empreinte inférieure, donc qu’on met en contact le fluide chaud d’abord avec la partie inférieure du noyau dans la cavité, celle qui est soumise le plus directement à la poussée des éjecteurs.

[0067] On obtient également un gain sur la qualité du séchage du noyau, avec une meilleure déshydratation de celui-ci, donc un durcissement plus uniforme conduisant à l’obtention d’un noyau plus solide, plus résistant globalement. Le noyau voit aussi sa capacité au stockage augmenter, par une plus grande pérennité de ses propriétés mécaniques.

[0068] En outre, le séchage peut démarrer plus tôt, car il n’est plus nécessaire d’attendre le retrait de la platine d’injection du sable et la mise en place de la cloche d’injection du fluide de séchage : le séchage peut commencer dès que la platine d’injection du sable est retirée. En injectant le fluide chaud ave de préférence une mise en pression progressive de celui-ci, on peut donc sécher plus tôt sans risque de souffler le sable hors des cavités.

[0069] Les filtres positionnés aussi bien dans les ouvertures de soufflage du fluide chaud que dans les ouvertures d’évacuation de celui-ci garantissent non seulement la rétention du sable dans la cavité mais aussi l’absence ou la quasi-absence de traces de ces ouvertures sur le noyau et donc sur la pièce coulée qui en résulte (ce qui n’est pas toujours le cas des buses d’injection de sable). On note même que l’ajout de filtres dans les ouvertures des conduits d’évacuation (qui peuvent être les mêmes que les conduits dans lesquelles débouchent les buses d’injection de sable en position d’injection) permet d’aplanir les défauts d’aspect créés lors de l’injection de sable.

[0070] A noter également que l’on peut ajuster au mieux le soufflage du fluide de séchage en réglant la pression de soufflage, qui peut être constante ou progressive, et qu’une aspiration dans la zone d’évacuation permet également un ajustement tout au long du séchage.

[0071] Des séquences d’aspiration et de soufflage peuvent s’enchaîner, se succéder par fractionnement ou s’additionner en fonction des volumes des cavités de l’empreinte à déshydrater. Le niveau de dépression à appliquer est également choisi en fonction des volumes des cavités.

[0072] La figure 10 est une représentation du mode de réalisation avec le flux de séchage dans la même direction que le flux en alimentation en composés pulvérulents, avec la mise en œuvre des moyens de mise sous vide de l’invention représentés, pendant la phase de séchage. Les ajouts par rapport à la figure 4 sont les suivants : on a ajouté une pompe à vide 60 qui est mise en dérivation sur le circuit 61 de circulation du fluide de séchage. Le circuit de séchage utilise en partie supérieure le caisson dit également cloche d’injection 41, et en partie inférieure un caisson 42’ analogues à ceux portant la même référence aux figures 4 et 7.

[0073] On a ajouté également deux vannes trois voies 62,63 sur le circuit 61, de chaque côté de la dérivation sur laquelle est montée la pompe à vide : le séchage s’opère outillage fermé, l’injection du fluide de séchage est initialisée dès le retrait de la platine d’injection du sable en anticipation de la mise en place de la cloche de gazage. A noter que deux vannes trois voies peuvent être remplacées par deux circuits avec deux vannes pilotées.

[0074] On peut alterner les étapes des figures 10 et 11 dans le même cycle de fabrication des noyaux, en injectant l’air chaud par le haut, puis par le bas, ou par le bas puis par le haut, ou encore par le bas et par le haut, avec une évacuation au joint de la boîte à noyaux ou de façon séquentielle avec des temps d’échappement. On peut également décider d’opérer en même temps ou pas l’injection de fluide chaud et l’aspiration, ou seulement partiellement en même temps. On peut aussi démarrer par l’injection et poursuivre en ajoutant l’aspiration (ou l’inverse, c’est-à-dire aspirer d’abord, poursuivre l’aspiration pendant que l’injection démarre...).

[0075] On peut donc jouer sur la temporisation respective de l’injection et de l’aspiration, et également sur la durée de chacune de ces opérations. On peut ainsi continuer à aspirer après l’injection de fluide chaud, et/ou démarrer l’aspiration avant que l’injection de fluide chaud ne démarre. On peut aussi opérer de façon disjointe dans le temps l’injection de fluide chaud et l’aspiration, aspiration d’abord et injection après ou le contraire. On peut aussi faire l’injection de fluide chaud, et n’aspirer que pendant une fraction du temps d’injection d’air chaud, ou le contraire. On peut aussi prévoir d’avoir une étape d’aspiration « à cheval >> au début et/ou à la fin de l’étape d’injection.

[0076] Le tableau 1 ci-dessous propose différentes façons, numérotées N°1 à N°8, de procéder au séchage des noyaux par injection d’air chaud par le haut et aspiration par le bas (ou par injection d’air chaud par le bas et aspiration par le haut) : les rectangles, très symboliques, doivent se comprendre comme la durée de chaque étape, selon une échelle de temps t dirigée vers la droite comme indiqué par la flèche. Ainsi, pour l’exemple N°1, en comprend que l’aspiration démarre, puis l’injection d’air chaud, l’aspiration et le séchage se terminant ensemble, alors que, pour l’exemple 3 on a d’abord une injection d’air chaud, puis on arrête l’injection et on démarre l’aspiration, l’injection et l’aspiration ne s’opérant donc pas en même temps.

Tableau 1 [0077] Le tableau 2 ci-dessous décrit, avec les mêmes conventions que le tableau 1, une variante du procédé de l’invention proposant des cycles de séchage qui combinent une injection de fluide chaud par le haut et une injection de fluide chaud par le bas, avec une aspiration par le bas quand on a une injection par le haut et une aspiration par le haut quand on a une injection par le bas. Le cas N°3 proposant simultanément une injection par le haut et par le bas exclut une aspiration. Dans les cas N°2’ et 5’ il y a un chevajchement entre les deux injections, dans les cas N°1’ et 4’ les injectionssont disjointes.

Tableau 2 [0078] Le fluide chaud est soufflé directement dans la cavité de la buse d’injection du sable soit grâce à une tuyauterie, soit grâce à un trou foré dans l’outillage de noyautage. Le fluide chaud est aspiré au travers du noyau par la dépression créée par la pompe à vide 60. La cloche 41 peut alors être considérablement simplifiée. Elle a juste comme rôle d’assurer l’étanchéité. Le gain de temps atteint sur le temps de déshydratation conventionnel sans assistance d’une pompe à vide est alors de 10 à 20% sur le temps total de séchage.

[0079] A noter également que la phase d’injection en matériau pulvérulent des cavités, correspondant à la figure 3 précédemment décrite, est également opérée, sous vide : on injecte le sable et le liant sous la pression d’un gaz (air) dans la cavité, dite aussi empreinte de moulage du noyau, en assistant l’injection par la mise sous vide de l’outillage grâce à la pompe à vide 60, qui vient créer un vide dans les cavités lors de leur remplissage : le noyau obtenu est alors plus compact, et présente moins de défauts liés au remplissage.

[0080] La figure 11 est une représentation de l’outillage dans la phase de séchage selon le premier mode de réalisation, avec, comme à la figure 10, ajout d’une pompe à vide 60 en dérivation du circuit de fluide de séchage , avec deux vannes trois voies 62,63 de chaque côté de la dérivation, et la circulation du fluide dans le circuit entre deux caissons 4T, 42’, mais selon un flux inversé par rapport à la figure 10, de bas en haut et non de haut en bas. Là encore, le séchage est opéré avec assistance par le vide généré par la pompe à vide, et le remplissage préalable en mélange pulvérulent est également assisté par la pompe sous vide via le circuit de fluide, le même gain en temps et la même amélioration de compacité des noyaux sont observés.

[0081] La figure 12 est une représentation de la phase d’éjection des noyaux selon le premier mode de réalisation (à flux de séchage inversé donc par rapport au flux d’alimentation), avec ouverture de l’outillage puis éjection du noyau. Cette phase est également assistée par le vide par activation de la pompe à vide 60 créant encore, via le circuit de fluide de séchage, une dépression dans les cavités. Il a été constaté que cette aspiration, réalisée dans les deux parties de l’outillage, c’est-à-dire dans l’empreinte inférieure et dans l’empreinte supérieure définissant les cavités, permettait de limiter voire supprimer l’émission de particules fines, ce qui est très bénéfique à la qualité de l’air autour des outillages.

[0082] La figure 13 est une variante de la platine 42’ représentée à la figure 8 : on vient ajouter un (ou des) doigts de maintien 70 du noyau sur la cloche d’injection du fluide chaud, qui sont par exemple fixés mécaniquement à la platine 42” et qui traversent la buse d’alimentation en préservant un espace entre les parois de la buse et le doigt. Le doigt de maintien aide ainsi à maintenir le sable en place. Il permet aussi de réduire les traces laissées par les buses d’injection du sable, en aplanissant la surface irrégulière laissée par l’injection du sable sur les noyaux. Dans ce cas, la zone de passage du fluide chaud est réduite à une surface annulaire entre le doigt 70 et le logement de la buse d’alimentation en composés pulvérulents.

[0083] La figure 14 est une variante de la figure 13 : le doigt 70’ est ici creux avec un filtre à son extrémité débouchant dans la cavité. Il présente une forme sensiblement annulaire en son milieu, à son extrémité côté cavité il est donc équipé d’un filtre, l’autre extrémité de la forme annulaire étant fermée. Un passage latéral dans la paroi du doigt est prévu pour permettre l’évacuation du fluide de séchage selon un trajet symbolisé par des flèches à la figure. Le filtre autorise la circulation du fluide depuis la cavité sans laisser passer le sable du noyau.

[0084] L’invention concerne également le procédé de séchage avec flux inversé comme expliqué précédemment, avec ou sans mise en dépression.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS

   1. Dispositif (1) de noyautage pour fonderie par gravité, ledit dispositif de noyautage comportant : - des moyens de constitution des noyaux comprenant des outillages définissant des cavités de moulage (34), - des moyens d’alimentation en composé(s) pulvérulent(s) desdites cavités par des ouvertures d’alimentation, et - des moyens de séchage des noyaux en cours de constitution dans lesdites cavités (34) par soufflage d’un fluide par des ouvertures de soufflage, caractérisé en ce qu’il comprend également des moyens de mise en dépression (60) des cavités.
2. 2. Dispositif (1) de noyautage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de séchage comprennent des circuits (61) de fluide de séchage connectés fluidiquement aux cavités, les moyens de mise en dépression des cavités utilisant lesdits circuits de fluide et comprenant au moins une pompe à vide (60) branchée sur lesdits circuits.
3. 3. Dispositif (1) de noyautage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la pompe à vide (60) est activable par des moyens de pilotage utilisant des vannes (62,63) disposées sur les circuits (61) de fluide.
4. 4. Dispositif (1) de noyautage selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide de séchage est choisi parmi l’air et la vapeur d’eau surchauffée.
5. 5. Dispositif (1) de noyautage selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les ouvertures de soufflage sont distinctes des ouvertures d’alimentation.
6. 6. Dispositif (1) de noyautage selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les ouvertures de soufflage sont en connexion fluidique avec un caisson étanche (42’) d’alimentation en fluide.
7. 7. Dispositif (1) de noyautage selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les ouvertures d’alimentation en composés pulvérulents sont en connexion fluidique avec un caisson étanche (42’) d’évacuation du fluide.
8. 8. Dispositif (1) de noyautage selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les ouvertures de soufflage et les ouvertures d’alimentation sont disposées relativement les uns par rapport aux autres dans les cavités de façon à ce que le sens d’introduction des matériaux pulvérulents (S) dans lesdites cavités (34) soit sensiblement opposé au sens d’introduction du fluide de séchage dans lesdites cavités.
9. 9. Procédé de mise en oeuvre du dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de remplissage des cavités par les composés pulvérulents, une étape de séchage des noyaux en cours de constitution et une étape d’évacuation des noyaux durcis, et en ce qu’on active les moyens de mise en dépression (60) des cavités lors de l’étape de séchage au moins, et optionnellement également lors de l’étape de remplissage et/ou d’évacuation.
10. 10. Procédé de mise en oeuvre du dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’on alimente en composé(s) pulvérulent(s) les cavités (34) par des ouvertures d’alimentation, puis en ce qu’on souffle un fluide dans les cavités (34) pour sécher des noyaux (N) en cours de constitution dans lesdites cavités par soufflage d’un fluide par des ouvertures, l’injection du fluide se faisant dans les cavités dans un sens opposé à l’injection des composés pulvérulents.