FR3098422A1 - Ensemble comprenant un modele perdu et une plaque metallique de refroidissement - Google Patents
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Abstract
La présente concerne un ensemble comprenant un modèle perdu (1) destiné à être utilisé en fonderie pour une obtention par moulage d'une pièce métallique à partir d’un métal liquide, une plaque (2) métallique en contact avec une surface du modèle perdu, cette plaque (2) étant destinée au refroidissement de cette surface lors du moulage, caractérisé en ce que la plaque (2) comprend une ouverture (3) dans laquelle s’emboite un tenon (4) en saillie de la surface (1a) du modèle perdu (1). Figure 3
Description
La présente invention concerne le domaine de la fonderie à moulage par modèle perdu.
Plus particulièrement, l’invention a pour objet un modèle perdu et une plaque métallique de refroidissement maintenus ensemble.
Dans le domaine de la fonderie, il est connu de fabriquer une pièce en un matériau métallique à partir de l'utilisation d'un modèle perdu. Ce dernier présente une conformation et des dimensions identiques à la pièce souhaitée. Le modèle perdu est formé d'une matière, telle que par exemple le polystyrène expansé.
Le modèle perdu est placé à l'intérieur d'une enceinte et noyé constituée de sable en laissant une ouverture dans le modèle perdu recevant le matériau métallique en fusion pour former la pièce métallique. Au contact du matériau métallique en fusion, la matière du modèle est sublimée pour laisser place au matériau métallique. Après refroidissement de ce dernier, la pièce métallique obtenue est de forme et de dimensions identiques à celles du modèle perdu.
Afin d’améliorer les caractéristiques mécaniques de la pièce métallique obtenue, il est connu, par exemple du document FR 2685229, de mettre en place une plaque de refroidissement au contact du modèle perdu. Cependant, dans ce document, le modèle repose par gravité sur la plaque de refroidissement, qui est elle-même préalablement disposée dans le containeur de moulage. Cette solution est contraignante car si la disposition préalable de la plaque de refroidissement n’est pas correcte, le contact avec le modèle perdu peut être pénalisé, ce qui peut avoir pour conséquence un mauvais refroidissement de la pièce métallique et donc des caractéristiques mécaniques en écart par rapport à celles attendues.
Il existe donc un besoin pour améliorer la mise en place et le maintien d’une plaque de refroidissement contre une surface d’un modèle perdu.
Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l’invention un ensemble comprenant :
-un modèle perdu destiné à être utilisé en fonderie pour une obtention par moulage d'une pièce métallique à partir d’un métal liquide,
-une plaque métallique en contact avec une surface du modèle perdu, cette plaque étant destinée au refroidissement de cette surface lors du moulage,
-un modèle perdu destiné à être utilisé en fonderie pour une obtention par moulage d'une pièce métallique à partir d’un métal liquide,
-une plaque métallique en contact avec une surface du modèle perdu, cette plaque étant destinée au refroidissement de cette surface lors du moulage,
caractérisé en ce que la plaque comprend une ouverture dans laquelle s’emboite un tenon en saillie de la surface du modèle perdu.
L’effet technique est de permettre un maintien fiable de la plaque sur le modèle perdu.
Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaisons :
Selon une réalisation, le tenon est de la même matière que le modèle perdu.
Selon une réalisation, le modèle perdu est dans une matière sublimable au contact du métal liquide.
Selon une réalisation, une butée est fixée à l’extrémité libre du tenon, la butée étant agencée de sorte à empêcher le tenon de sortir de son ouverture.
Selon une réalisation, la butée est formée d’une tige ou d’une aiguille suffisamment longue pour que ses extrémités entrent en contact avec la plaque métallique lorsque celle-ci s’éloigne du modèle perdu.
Selon une réalisation, la butée est collée au tenon.
Selon une réalisation, le modèle perdu étant formé de states collées entre elles, la butée est collée au tenon avec la même colle.
Selon une réalisation, l’extrémité libre du tenon comprend une gorge dans laquelle est placée la butée, la butée étant en contact avec la plaque métallique.
Selon une réalisation, la butée est de la même matière que la future pièce métallique.
L’invention a aussi pour objet un procédé de fabrication d’une pièce métallique par moulage à modèle perdu caractérisé en ce qu’il comprend les étapes de :
-Réalisation d’un modèle perdu d’une pièce métallique comprenant au moins un tenon en saillie de la surface du modèle perdu qui doit être refroidie lors du moulage,
-Réalisation d’une plaque métallique de refroidissement de cette surface avec une ouverture destinée à recevoir le tenon,
-Positionnement de la plaque sur le modèle perdu en entrant le tenon dans l’ouverture,
-Le cas échéant, collage d’une tige ou d’une aiguille sur l’extrémité libre du tenon,
-Positionnement du modèle perdu assemblé avec la plaque métallique de refroidissement un moule,
- Coulée du métal liquide qui remplace le modèle perdu,
Une fois le métal liquide refroidi :
-Retrait de la plaque de refroidissement de la pièce métallique,
-L’usinage du tenon.
-Réalisation d’un modèle perdu d’une pièce métallique comprenant au moins un tenon en saillie de la surface du modèle perdu qui doit être refroidie lors du moulage,
-Réalisation d’une plaque métallique de refroidissement de cette surface avec une ouverture destinée à recevoir le tenon,
-Positionnement de la plaque sur le modèle perdu en entrant le tenon dans l’ouverture,
-Le cas échéant, collage d’une tige ou d’une aiguille sur l’extrémité libre du tenon,
-Positionnement du modèle perdu assemblé avec la plaque métallique de refroidissement un moule,
- Coulée du métal liquide qui remplace le modèle perdu,
Une fois le métal liquide refroidi :
-Retrait de la plaque de refroidissement de la pièce métallique,
-L’usinage du tenon.
D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d’un mode particulier de réalisation, non limitatif de l’invention, faite en référence aux figures dans lesquelles :
La figure 1 représente un modèle perdu 1 destiné à être utilisé en fonderie pour une obtention par moulage d'une pièce métallique à partir d’un métal liquide.
Sur la figure 1, le modèle perdu 1 est un modèle pour le moulage d’une culasse de moteur thermique, cependant la pièce métallique pourrait être une autre pièce qu’une culasse. La culasse peut être en aluminium.
Le modèle perdu 1 est formé d’une matière sublimable, tel que le polystyrène. Lors du moulage, au contact du métal liquide, la matière du modèle se vaporise et le métal liquide prend la place de la matière du modèle pour former la pièce métallique.
La pièce métallique finale étant souvent de forme complexe, le modèle perdu est avantageusement formé de strates collées entre elles, ce qui permet de réaliser dans chaque strate une partie des détails internes à la pièce métallique à mouler.
Afin d’améliorer localement les caractéristiques mécaniques de la pièce métallique obtenue, il peut être requis de refroidir une surface de la partie de la pièce métallique dont on souhaite améliorer les caractéristiques mécaniques. Sur la figure 1, la surface 1a à refroidir est le plan de culasse, mais il pourrait s’agir d’une autre surface. A cet effet il est prévu de placer au contact de cette surface 1a à refroidir, une plaque 2 métallique, tel que visible sur la figure 2.
Cette plaque 2 métallique doit pourvoir rester en contact avec le modèle, pendant la mise en place de l’ensemble dans le moule, ainsi que pendant l’opération de moulage.
A cet effet il est prévu, en revenant à la figure 1, de disposer sur le modèle perdu 1, au niveau de la surface 1a à refroidir, des tenons 4 d’emboitement. Ces tenons 4 d’emboitement peuvent prendre la forme d’un cylindre en saillie de la surface 1a à refroidir. De préférence, les tenons 4 sont de la même matière que le modèle perdu, ce qui permet une réalisation plus économique que dans le cas de tenons métalliques, qui de plus poseraient des problèmes de jonction avec le métal liquide lors du moulage.
Sur la figure 1 sont représentés plusieurs tenons 4, ici quatre, pour être assuré de pouvoir maintenir correctement la plaque 2 métallique au modèle perdu 1.
Il est prévu également dans la plaque 2 métallique des ouvertures 3. Lors de l’assemblage de la plaque 2 métallique sur le modèle perdu 1, chaque tenons 4 est inséré dans son ouverture 3 de destination de la plaque 2. Ainsi chaque ouverture 3 est traversée par un tenon 4 d’emboitement. La figure 3 montre l’ensemble du modèle perdu 1 assemblé avec la plaque 2 de refroidissement.
Afin d’améliorer encore le maintien de la plaque 2 métallique sur le modèle perdu 1, notamment dans le cas où la plaque 2 métallique n’est pas posée horizontalement sur le modèle 1 perdu pour le moulage, on peut prévoir, comme le montre la figure 4, une butée 5 fixée à l’extrémité libre du tenon 4. La butée 5 est agencée de sorte à empêcher le tenon 4 de sortir de son ouverture 3, une fois la plaque 2 métallique disposée sur modèle perdu 1. La butée 5 peut prendre par exemple la forme d’une simple tige ou un aiguille métallique suffisamment longue pour que ses extrémités entre en contact avec la plaque 2 métallique si celle-ci s’éloigne du modèle 1 perdu.
Afin de fixer cette tige à l’extrémité libre du tenon 4, il prévu d’utiliser une colle 6 afin de coller cette tige à l’extrémité libre du tenon 4. Pour des raisons de compatibilité avec le procédé de moulage, la colle 6 utilisée pour coller la tige ou l’aiguille est la même que celle utilisée pour coller les strates du modèle 1 perdu.
Dans un mode de réalisation non représenté, afin d’améliorer le placement de la tige ou de l’aiguille sur l’extrémité libre du tenon, on peut prévoir de réaliser sur l’extrémité libre du tenon 4 une gorge pour positionner la tige ou l’aiguille à l’intérieur de celle-ci, au contact de la plaque 2 métallique, et la coller. La plaque 2 métallique est ainsi correctement maintenue contre le modèle 1 perdu, quel que soit la position de la plaque 2 métallique relativement au modèle 1 perdu.
Les tiges ou aiguilles sont de préférence de la même matière que la future pièce métallique. Les tiges ou aiguilles sont dimensionnées de sorte à être suffisamment épaisses pour pouvoir retenir la plaque 2 métallique sous l’action de son propre poids tout en étant suffisamment fine pour se tordre sous l’action d’un retrait de la plaque 2 par un effort de traction supérieure au poids de la plaque.
Le procédé de fabrication de la pièce métallique par moulage à modèle perdu comprend donc les étapes suivantes :
-La réalisation d’un modèle 1 perdu d’une pièce métallique comprenant au moins un tenon 4 en saillie de la surface 1a du modèle 1 perdu qui doit être refroidie lors du moulage,
-La réalisation d’une plaque 2 métallique de refroidissement de cette surface 1a avec une ouverture 3 destinée à recevoir le tenon 4,
-Le positionnement de la plaque 2 sur le modèle 1 perdu en entrant le tenon 4 dans l’ouverture 3,
-Le cas échéant, le collage d’une tige ou d’une aiguille 5 sur l’extrémité libre du tenon 4,
-Le positionnement du modèle perdu 1 assemblé avec la plaque 2 métallique de refroidissement un moule,
-La coulée du métal liquide qui remplace le modèle 1 perdu,
Une fois le métal liquide refroidi :
-Le retrait de la plaque 2 de refroidissement
-L’usinage du tenon.
-La réalisation d’un modèle 1 perdu d’une pièce métallique comprenant au moins un tenon 4 en saillie de la surface 1a du modèle 1 perdu qui doit être refroidie lors du moulage,
-La réalisation d’une plaque 2 métallique de refroidissement de cette surface 1a avec une ouverture 3 destinée à recevoir le tenon 4,
-Le positionnement de la plaque 2 sur le modèle 1 perdu en entrant le tenon 4 dans l’ouverture 3,
-Le cas échéant, le collage d’une tige ou d’une aiguille 5 sur l’extrémité libre du tenon 4,
-Le positionnement du modèle perdu 1 assemblé avec la plaque 2 métallique de refroidissement un moule,
-La coulée du métal liquide qui remplace le modèle 1 perdu,
Une fois le métal liquide refroidi :
-Le retrait de la plaque 2 de refroidissement
-L’usinage du tenon.
L’invention permet de garantir un bon verrouillage de la plaque de refroidissement sur le modèle perdu. L’invention est peu onéreuse en cout de revient et en investissement tout en étant fiable.
Claims (10)
- Ensemble comprenant :
-un modèle perdu (1) destiné à être utilisé en fonderie pour une obtention par moulage d'une pièce métallique à partir d’un métal liquide,
-une plaque (2) métallique en contact avec une surface (1a) du modèle perdu, cette plaque (2) étant destinée au refroidissement de cette surface (1a) lors du moulage,
caractérisé en ce que la plaque (2) comprend une ouverture (3) dans laquelle s’emboite un tenon (4) en saillie de la surface (1a) du modèle perdu (1). - Ensemble selon la revendication 1 caractérisé en ce que le tenon (4) est de la même matière que le modèle perdu (1).
- Ensemble selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le modèle perdu (1) est dans une matière sublimable au contact du métal liquide.
- Ensemble selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’une butée (5) est fixée à l’extrémité libre du tenon (4), la butée (5) étant agencée de sorte à empêcher le tenon (4) de sortir de son ouverture (3).
- Ensemble selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la butée (5) est formée d’une tige ou d’une aiguille suffisamment longue pour que ses extrémités entrent en contact avec la plaque (2) métallique lorsque celle-ci s’éloigne du modèle (1) perdu.
- Ensemble selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce que la butée (5) est collée au tenon (4).
- Ensemble selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le modèle (1) perdu étant formé de strates collées entre elles, la butée (5) est collée au tenon (4) avec la même colle.
- Ensemble selon l’une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l’extrémité libre du tenon (4) comprend une gorge dans laquelle est placée la butée (5), la butée (5) étant en contact avec la plaque (2) métallique.
- Ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la butée (1) est de la même matière que la future pièce métallique.
- Procédé de fabrication d’une pièce métallique par moulage à modèle perdu caractérisé en ce qu’il comprend les étapes de :
-Réalisation d’un modèle (1) perdu d’une pièce métallique comprenant au moins un tenon (4) en saillie de la surface (1a) du modèle (1) perdu qui doit être refroidie lors du moulage,
-Réalisation d’une plaque (2) métallique de refroidissement de cette surface (1a) avec une ouverture (3) destinée à recevoir le tenon (4),
-Positionnement de la plaque (2) sur le modèle (1) perdu en entrant le tenon (4) dans l’ouverture (3),
-Le cas échéant, collage d’une tige ou d’une aiguille (5) sur l’extrémité libre du tenon (4).
-Positionnement du modèle perdu (1) assemblé avec la plaque (2) métallique de refroidissement un moule,
- la coulée du métal liquide qui remplace le modèle (1) perdu,
Une fois le métal liquide refroidi :
-Retrait de la plaque (2) de refroidissement de la pièce métallique,
-L’usinage du tenon (4).
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