WO2012020204A1 - Dispositif pour le moulage d'une piece mince - Google Patents

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WO2012020204A1
WO2012020204A1 PCT/FR2011/051902 FR2011051902W WO2012020204A1 WO 2012020204 A1 WO2012020204 A1 WO 2012020204A1 FR 2011051902 W FR2011051902 W FR 2011051902W WO 2012020204 A1 WO2012020204 A1 WO 2012020204A1
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WO
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plate
molding
carcass
thickness
assembly
Prior art date
Application number
PCT/FR2011/051902
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English (en)
Inventor
Didier Tomasevic
Yves Longa
Original Assignee
C.T.I.F. -Centre Technique Des Industries De La Fonderie
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by C.T.I.F. -Centre Technique Des Industries De La Fonderie filed Critical C.T.I.F. -Centre Technique Des Industries De La Fonderie
Publication of WO2012020204A1 publication Critical patent/WO2012020204A1/fr

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/22—Dies; Die plates; Die supports; Cooling equipment for dies; Accessories for loosening and ejecting castings from dies
    • B22D17/229—Dies; Die plates; Die supports; Cooling equipment for dies; Accessories for loosening and ejecting castings from dies with exchangeable die part
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/06—Permanent moulds for shaped castings

Definitions

  • the present disclosure relates to a device for molding a thin part by casting.
  • Such a device is intended to be used in a foundry, the foundry grouping processes for forming metals or alloys, which consist in casting, in a mold, a metal or a molten alloy to produce, after cooling, a given piece. Such methods are intended to limit as much as possible the subsequent work of finishing on the molded part.
  • the device in question is for use in metal mold processes, also known as permanent mold or shell molding processes.
  • the mold is formed of several mold parts and is intended to be reused several times.
  • the demolding of the part is made possible by the difference in material between the mold and the cast metal or alloy. It is achieved by separating the mold parts with the possible help of ejection systems of the molded part.
  • gravity molding processes most often involve gravity casting a non-ferrous alloy (e.g., aluminum, copper or zinc base) into the mold.
  • a non-ferrous alloy e.g., aluminum, copper or zinc base
  • the mold made of steel or cast iron, is generally mounted by clamping on a molding machine that allows opening of the mold, demolding and extraction of the molded cluster.
  • the mold comprises a fixed part and a movable part moving away from each other to extract the part. In assembled position, these parts are separated by a separation surface called joint plane.
  • the joint plane is defined as the surface that releases the molded cluster at the opening of the mold. Note that the term “joint plane” can be used to designate a non-planar separation surface.
  • the mold comprises movable lateral pins actuated by jacks or demolding fingers to allow to unmold areas of part do not unmolded naturally.
  • the molded bundle consists of the molded part (s), the filler system (which brings the metal or alloy from the taphole to the mold cavity), and possible (s) weight (s).
  • founders seek to make thin parts on all or part of the room.
  • conventional metal molds founders are faced with the problem of filling the mold. For example, it is difficult to fill a mold cavity of small thickness and large area, because the molten metal or alloy solidifies rapidly in contact with the walls of the mold and, thus, only partially fills the mold.
  • a known solution is to heat the mold with a burner or a torch.
  • This solution has the disadvantages of consuming a lot of energy and causing mold deformation and localized overheating, detrimental to the life of the mold.
  • Another known solution consists in overheating the alloy during casting (typically 150 ° C. above the solidus of the alloy) in order to avoid premature solidification of the alloy in the thin zones.
  • This other solution has the disadvantage of consuming a lot of energy and strongly oxidizing the metal or cast alloy (which is particularly true for aluminum alloys).
  • the invention relates to a device for molding a thin part by casting, this device comprising at least two mold parts defining together a casting cavity for molding the part and which can be separated from one another. the other for extracting the molded part, at least one mold part comprising a carcass on which a molding plate is mounted, the front impression face of the molding plate being adapted to be in contact with the molten metal and delimiting the impression of the piece to molded.
  • This device is such that the rear impression face of the molding plate, located on the back of the front impression face, is separated from the carcass by a layer of thermal insulation.
  • the front and rear faces of the plate are intended to denote the zones of the plate situated at the level of the cavity of the part to be molded.
  • the front and rear impression faces are generally only part of the front and rear faces of the plate.
  • the plate has peripheral edges surrounding the cavity of the molding and which are used to attach the plate to the carcass, these peripheral edges do not belong to the front and rear impression faces.
  • the thermal insulation layer thus occupies the space between the carcass and the rear impression face of the molding plate. Generally, this layer extends more in width and / or in height than in thickness.
  • the thermal insulation may be air and, in this case, the thermal insulation layer is a layer of air.
  • the thermal insulation layer may be formed by superimposing sub-layers made of the same or different materials.
  • the proposed solution therefore has the principle of leaving a free space between the rear impression face of the molding plate and the carcass. This free space is then filled with a thermal insulator or left "empty". In the latter case, the obviously fills naturally with air and forms a layer of air.
  • the thermal insulation layer limits the heat exchange between the molding plate and the carcass. With this layer of insulation, the heat of the metal or molten alloy remains confined to the maximum in the metal and in the molding plate, instead of dissipating in the carcass. The solidification of the metal or alloy is thus delayed. This is practically translated by a better filling of the mold and, in particular, of the impression of casting.
  • the proposed device is applicable to any type of metal mold and usable for various foundry processes and, in particular, gravity molding, static metal molding, metal mold tilting molding, low pressure molding or molded against pressure metallic. It can also be used with any type of metal or cast alloy and, in particular, aluminum alloys or cuprous alloys.
  • Aluminum alloys that can be molded in this way are, for example, within the aluminum-silicon family, Al Si7 g, Al SilOMg or Al Si 12 and, within the aluminum-copper family, Al Cu4Mg.
  • the proposed device can be used, in particular, for molding parts which have a ratio greater than or equal to 100 between the thickness of the part (or part of the part concerned) and the largest dimension of one of the faces. side of it.
  • Thinning the molding plate limits the amount of material in the plate and thus limits the ability of this plate to absorb heat from the molten metal.
  • the reduction in the thickness of the plate is, however, accompanied by a decrease in the mechanical strength thereof.
  • the thickness of the molding plate, between its front and rear impression faces is between 2 and 15 mm and preferably between 2 and 10 mm. Such a range of thickness makes it possible to obtain a good compromise between mechanical strength and limitation of heat exchange.
  • the molding plate has on its rear impression face several recesses separated from each other by reinforcing ribs.
  • the recesses create in the plate thin areas, i.e. areas having a reduced thickness compared to the thickness of the plate at the reinforcing ribs.
  • the reinforcing ribs create reinforcement zones, i.e., areas of the plate having a large thickness compared to the thickness of the thin zones. The reinforcing ribs partly compensate for the resistance deficit associated with the recesses. This makes it possible to thin the molding plate while preserving the mechanical strength thereof.
  • the thin zones all have substantially the same thickness corresponding to the minimum thickness of the wetting plate between its impression faces.
  • the reinforcement zones all have substantially the same thickness corresponding to the maximum thickness of the molding plate between its impression faces.
  • the area of the thin zones represents at least 75% of the area of the rear impression face of the molding plate and, preferably, between 85 and 95%. In this case, the rest of the area of the rear impression face may be occupied by the reinforcing ribs.
  • surface is meant the apparent surface seen from the rear.
  • the thickness of the thermal insulation layer must be such that this layer performs its role of thermal insulation. However, it may be advantageous to limit this thickness so as to limit the size of the device. However, especially in the case of an air layer, beyond a certain thickness, it has been found that the increase in thickness provides only a small gain in insulation. Also, according to one embodiment, the thickness of said thermal insulation layer (at the rear impression face) is between 2 and 20 mm and preferably between 4 and 10 mm. Such a range of thickness makes it possible to obtain a good compromise between thermal insulation and bulk.
  • the molding plate is mounted on the carcass by means of assembly pins carried by the plate or the carcass, passing through the thermal insulation layer and cooperating with assembly holes formed in the carcass or plate. This makes it possible to limit the areas of contact between the plate and the carcass and thus to limit as much as possible the heat exchanges between the plate and the carcass, via these contact zones.
  • FIG 1 shows, in perspective, an example of device according to the invention.
  • FIG 2 shows, in rear view, one of the molding plates of the
  • FIG 1 A first figure.
  • FIG 3 is a sectional view of a mold portion of FIG 1, according to the 111 - 111 plane.
  • FIG 4 is a sectional view of a mold portion of FIG 1, in the plane IV-IV.
  • FIG 1 shows a device comprising two mold parts 10, 20, each of these parts comprising a carcass 11, 21, and a molding plate 15, 25.
  • the carcasses 11, 21 may be made of cast iron or steel and, for example, steel type XC38, X38 CrMoV5 or X35 CrMoV5.
  • This casting cavity 4 comprises a cavity 4a of the molding and a cavity 4b of the filling system.
  • the cavity 4a of the molding is delimited by the molding plates 15, 25, and the cavity 4b of the filling system is delimited in part by the carcasses 11, 21, and partly by the plates of molding 15, 25.
  • the molding plates 15, 25 may be made of nobler steel than the carcasses 11, 21, and their front impression faces 15i, 25i may be heat treated and / or subjected to a surface treatment. (eg carbonitriding)
  • the mold parts 10 and 20 are joined by means of assembly members 30. Once joined, these parts 10, 20 form a complete mold.
  • the molding plates 15 and 25 are respectively mounted on the carcasses 11, 21, with a clearance allowing some expansion, using a system of pins and assembly holes described below.
  • the molding plates 15, 25 and the carcasses 11, 21 are not shown in the assembled position, but in a position prior to assembly. So, on In FIG. 1, the molding plates 15, 25 are further apart from the carcasses 11, 21 than in the assembled position.
  • the molding plate 25 and the carcass 21 are shown in the assembled position.
  • the molding plates 15 and 25 are identical and their attachment methods to the carcasses 11, 21, are also identical. Therefore, for the sake of brevity, only the molding plate 25 is described in detail below.
  • the molding plate 25 is flat and generally rectangular in shape.
  • FIG 2 is a rear view of this molding plate 25.
  • the plate 25 On its rear side, the plate 25 has two longitudinal flanges 23 extending along its longer sides. The thickness of these flanges 23 represents the maximum thickness of the plate 25.
  • the assembly holes 31-34 of the plate 25 are formed in these flanges 23. Between these flanges, the plate 25 has a central zone which constitutes the rear impression face 25j of the plate within the meaning of this presentation. This rear impression face 25j extends to the back of the cavity of the part 4a and the front impression face 25i.
  • the plate 25 Between its front and rear impression faces 25i, 25j, the plate 25 has a limited thickness.
  • the molding plate has on its rear impression face 25j several recesses 26 separated from each other by reinforcing ribs 27. At the recesses 26, the thickness of the plate 25 is the lowest.
  • the limited thickness of the plate between its front and rear impression faces 25i, 25j makes it possible to limit the heat absorption capacity of the plate 25 and, therefore, to retain the maximum amount of heat in the alloy or the metal. sank.
  • the reinforcing ribs 27 are oriented in the direction of the length and the width of the rectangular plate 25. These ribs 27, by improving the mechanical strength of the plate 25, ensure a better behavior of the latter during molding and increase the life of the plate.
  • the reinforcing ribs 27 are straight. In another example (not shown) the reinforcing ribs 27 are curved, which makes it possible to limit the internal stresses during temperature variations.
  • the recesses 26 define thin zones of the plate 25, while the reinforcing ribs 27 define zones of reinforcement of the
  • the thin zones all have the same thickness, corresponding to the minimum thickness of the plate 25 at the level of the impression 4a, while the reinforcement zones all have the same thickness corresponding to the thickness maximum thickness of the plate 25 at the footprint 4a.
  • the thin zones are square in shape and are surrounded by the reinforcing ribs 27 on all their sides except for the side adjacent to the longitudinal edges 23.
  • the molding plate 25 and the carcass 21 are separated by an air layer 22 which makes it possible to limit the heat exchanges between the molding plate 25 and the carcass 21 and thus to maximize heat in the molding plate and in the cast metal or alloy.
  • the thickness of the air layer 22 at the level of the rear impression face varies: it is maximum at the recesses 26 of the plate and it is minimum at the level of the reinforcing ribs 27.
  • the molding plate 25 is mounted on the carcass 21 by means of assembly pins 41-44, visible in FIG. 1. These pins 34 are carried by the carcass 21, pass through the air layer 22 and cooperate with assembly holes 31-34 formed in the plate 25, these holes being visible in FIG 2.
  • the molding plate 25 has at its periphery four assembly holes 31, 32, 33, 34, arranged at the four corners of a rectangle.
  • the first assembly hole 31 has a section corresponding to the section of a first assembly pin 41.
  • the pin 41 can therefore only slide in the hole 31 along the central axis thereof (ie in the direction of the thickness of the plate 25).
  • the second and third assembly holes 32, 33 are of oblong shape, and frame the first hole 31. These holes 32, 33 have oblong sections oriented respectively along the length and the width of said rectangle (ie the largest dimension the oblong section of the hole 32 is oriented along the width of the rectangle, and the largest dimension of the oblong section of the hole 33 is oriented along the length of the rectangle). These holes 32, 33 of oblong section allow, respectively, the displacement second and third assembly pins 42, 43 along the length and width of said rectangle.
  • the fourth assembly hole 34 is diagonally opposite the first hole 31, and has a larger section than the fourth assembly pin 44, which allows the displacement of the fourth assembly pin 44 in any direction and , in particular, according to the length and width of said rectangle.
  • This particular configuration of the pins 41-44 and their holes 31-34 respectively ensures a good positioning of the plate 25 relative to the carcass 21 while allowing a slight relative movement between the plate 25 and the carcass 21.
  • This relative movement allowed limits or avoids the occurrence of stresses in the plate 25 or the carcass 21 due to the difference in expansion between these two parts. Indeed, the plate 25 and the carcass 21, formed of different materials and subjected to different temperatures during molding, expand more often than not.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Dispositif pour le moulage d'une pièce mince par voie de fonderie, ce dispositif comprenant au moins deux parties (10, 20) de moule délimitant ensemble une empreinte de coulée (4a, 4b) pour le moulage de la pièce et pouvant être séparées l'une de l'autre pour extraire la pièce moulée, dans lequel au moins une partie de moule (20) comprend une carcasse (21) sur laquelle est montée une plaque de moulage (25), la face d'empreinte avant (25i) de la plaque de moulage (25) étant apte à être au contact du métal en fusion et délimitant l'empreinte (4a) de la pièce, ce dispositif étant caractérisé en ce que la face d'empreinte arrière (25j) de la plaque de moulage, située au dos de la face d'empreinte avant (25i), est séparée de la carcasse (21) par une couche d'isolant thermique.

Description

DISPOSITIF POUR LE MOULAGE D'UNE PIECE MINCE
DOMAINE DE L'INVENTION
Le présent exposé concerne un dispositif pour le moulage d'une pièce mince par voie de fonderie.
Un tel dispositif est destiné à être utilisé en fonderie, la fonderie regroupant les procédés de formage des métaux ou alliages, qui consistent à couler, dans un moule, un métal ou un alliage en fusion pour réaliser, après refroidissement, une pièce donnée. De tels procédés visent à limiter autant que possible les travaux ultérieurs de finition sur la pièce moulée.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
Plus précisément, le dispositif dont il est question est destiné à être utilisé dans les procédés de moulage en moule métallique, également appelés procédés de moulage en moule permanent ou en coquille. Dans ces procédés, le moule est formé de plusieurs parties de moule et est destiné à être réutilisé plusieurs fois. Le démoulage de la pièce est rendu possible par la différence de matière entre le moule et le métal ou l'alliage coulé. Il est réalisé par séparation des parties de moule avec l'aide éventuelle de systèmes d'éjection de la pièce moulée.
Parmi les procédés de moulage en moule permanent, les procédés de moulage par gravité consistent le plus souvent à couler par gravité un alliage non ferreux (e.g. de base aluminium, cuivre ou zinc) dans le moule. Le moule, en acier ou en fonte, est généralement monté par bridage sur une machine de moulage qui permet une ouverture du moule, le démoulage et l'extraction de la grappe moulée.
Typiquement, le moule comprend une partie fixe et une partie mobile s'écartant l'une de l'autre pour extraire la pièce. En position assemblées, ces parties sont séparées par une surface de séparation appelée plan de joint. Le plan de joint se définit comme étant la surface qui libère la grappe moulée à l'ouverture du moule. On notera que le terme « plan de joint » peut être utilisé pour désigner une surface de séparation non plane.
Parfois, le moule comprend des broches latérales mobiles actionnées par des vérins ou des doigts de démoulage pour permettre de démouler des zones de pièce ne se démoulant pas naturellement. La grappe moulée est constituée de la pièce (ou des pièces) moulée(s), du système de remplissage (qui amène le métal ou l'alliage depuis le trou de coulée jusqu'à l'empreinte de la pièce à mouler) et d'éventuelle(s) masselotte(s).
Afin de répondre à une exigence d'allégement des pièces moulées, rencontrée par exemple dans le domaine de l'automobile ou de l'aéronautique, les fondeurs cherchent à réaliser des pièces amincies sur tout ou partie de la pièce. Or, en utilisant des moules métalliques conventionnels, les fondeurs sont confrontés au problème du remplissage du moule. Par exemple, il est difficile de remplir une empreinte de moulage de faible épaisseur et de surface importante, car le métal ou l'alliage en fusion se solidifie rapidement au contact des parois du moule et, ainsi, ne remplit que partiellement le moule.
Pour palier ce problème de remplissage partiel du moule, des solutions sont connues à ce jour mais elles ne sont pas pleinement satisfaisantes.
Ainsi, une solution connue consiste à chauffer le moule avec un brûleur ou un chalumeau. Cette solution a pour inconvénients de consommer beaucoup d'énergie et d'entraîner des déformations du moule et des surchauffes localisées, préjudiciables à la durée de vie du moule.
Une autre solution connue consiste à surchauffer l'alliage à la coulée (typiquement 150°C au-dessus du solidus de l'alliage) afin d'éviter une solidification prématurée de l'alliage dans les zones minces. Cette autre solution a pour inconvénient de consommer beaucoup d'énergie et d'oxyder fortement le métal ou l'alliage coulé (ce qui est particulièrement vrai pour les alliages d'aluminium).
II existe donc un réel intérêt industriel à trouver une nouvelle solution à ce problème, qui soit dépourvue des inconvénients précités.
PRESENTATION DE L'INVENTION
L'invention a pour objet un dispositif pour le moulage d'une pièce mince par voie de fonderie, ce dispositif comprenant au moins deux parties de moule délimitant ensemble une empreinte de coulée pour le moulage de la pièce et pouvant être séparées l'une de l'autre pour extraire la pièce moulée, au moins une partie de moule comprenant une carcasse sur laquelle est montée une plaque de moulage, la face d'empreinte avant de la plaque de moulage étant apte à être au contact du métal en fusion et délimitant l'empreinte de la pièce à mouler. Ce dispositif est tel que la face d'empreinte arrière de la plaque de moulage, située au dos de la face d'empreinte avant, est séparée de la carcasse par une couche d'isolant thermique.
On entend désigner par faces d'empreinte avant et arrière de la plaque, les zones de la plaque situées au niveau de l'empreinte de la pièce à mouler. Ainsi, les faces d'empreinte avant et arrière ne constituent généralement qu'une partie des faces avant et arrière de la plaque. En particulier, lorsque la plaque présente des bords périphériques qui entourent l'empreinte de la pièce à mouler et qui sont utilisés pour fixer la plaque à la carcasse, ces bords périphériques n'appartiennent pas aux faces d'empreinte avant et arrière.
La couche d'isolant thermique occupe donc l'espace situé entre la carcasse et la face d'empreinte arrière de la plaque de moulage. Généralement, cette couche s'étend plus en largeur et/ou en hauteur qu'en épaisseur.
L'isolant thermique peut être de l'air et, dans ce cas, la couche d'isolant thermique est une couche d'air. Toutefois, d'autres isolants thermiques et, notamment, des isolants sous forme solide (y compris sous forme de fibres ou de mousse), pourraient être utilisés. En outre, la couche d'isolant thermique peut être formée par une superposition de sous-couches faites de matériaux identiques ou différents.
La solution proposée a donc pour principe de laisser un espace libre entre la face d'empreinte arrière de la plaque de moulage et la carcasse. Cet espace libre est ensuite rempli d'un isolant thermique ou laissé "vide". Dans ce dernier cas, l'évidemment se remplit naturellement d'air et forme une couche d'air. La couche d'isolant thermique limite les échanges thermiques entre la plaque de moulage et la carcasse. Grâce à cette couche d'isolant, la chaleur du métal ou de l'alliage en fusion reste confinée au maximum dans le métal et dans la plaque de moulage, au lieu de se dissiper dans la carcasse. La solidification du métal ou de l'alliage est ainsi retardée. Ceci ce traduit pratiquement par un meilleur remplissage du moule et, en particulier, de l'empreinte de coulée.
Le dispositif proposé est applicable à tout type de moule métallique et utilisable pour différents procédés de fonderie et, notamment, le moulage par gravité, le moulage métallique statique, le moulage par basculement en moule métallique, le moulage basse pression ou par contre pression en moule métallique. Il est également utilisable avec tout type de métal ou d'alliage coulé et, notamment, les alliages d'aluminium ou les alliages cuivreux. Les alliages d'aluminium qui peuvent être moulés de cette manière sont, par exemple, au sein de la famille aluminium-silicium, Al Si7 g, Al SilOMg ou Al Si 12 et, au sein de la famille aluminium-cuivre, Al Cu4Mg.
Le dispositif proposé est utilisable, en particulier, pour le moulage de pièces qui présentent un rapport supérieur ou égal à 100 entre l'épaisseur de la pièce (ou de la partie de pièce concernée) et la plus grande dimension de l'une des faces latérales de celle-ci.
Le fait d'amincir la plaque de moulage permet de limiter la quantité de matière dans la plaque et ainsi de limiter la capacité de cette plaque à absorber la chaleur du métal en fusion. La diminution de l'épaisseur de la plaque s'accompagne toutefois d'une diminution de la résistance mécanique de celle-ci. Aussi, selon un mode de réalisation, l'épaisseur de la plaque de moulage, entre ses faces d'empreinte avant et arrière, est comprise entre 2 et 15 mm et, de préférence, entre 2 et 10 mm. Une telle gamme d'épaisseur permet d'obtenir un bon compromis entre résistance mécanique et limitation des échanges thermiques.
Selon un mode de réalisation, la plaque de moulage présente sur sa face d'empreinte arrière plusieurs renfoncements séparés les uns des autres par des nervures de renfort. Les renfoncements créent dans la plaque des zones minces, c'est-à-dire des zones ayant une épaisseur réduite comparativement à l'épaisseur de la plaque au niveau des nervures de renfort. Par contraste, les nervures de renfort créent des zones de renfort, c'est-à-dire des zones de la plaque ayant une épaisseur importante comparativement à l'épaisseur des zones minces. Les nervures de renfort compensent en partie le déficit de résistance lié aux renfoncements. Ceci permet d'amincir la plaque de moulage toute en préservant la résistance mécanique de celle-ci.
Selon certains modes de réalisation, les zones minces présentent toutes sensiblement la même épaisseur correspondant à l'épaisseur minimum de la plaque de mouiage entre ses faces d'empreinte.
Selon certains modes de réalisation, les zones de renfort présentent toutes sensiblement la même épaisseur correspondant à l'épaisseur maximum de la plaque de moulage entre ses faces d'empreinte. Selon un mode de réalisation, la superficie des zones minces représente au moins 75% de la superficie de la face d'empreinte arrière de la plaque de moulage et, de préférence, entre 85 et 95%. Dans ce cas, le reste de la superficie de la face d'empreinte arrière peut être occupé par les nervures de renfort. Par "superficie", on entend désigner la surface apparente vue de l'arrière.
Par ailleurs, l'épaisseur de la couche d'isolant thermique doit être telle que cette couche assure son rôle d'isolation thermique. Toutefois, il peut être intéressant de limiter cette épaisseur de manière à limiter l'encombrement du dispositif. Or, notamment dans le cas d'une couche d'air, au-delà d'une certaine épaisseur, on a constaté que l'augmentation d'épaisseur n'apportait qu'un faible gain en isolation. Aussi, selon un mode de réalisation, l'épaisseur de ladite couche d'isolant thermique (au niveau de la face d'empreinte arrière), est comprise entre 2 et 20 mm et, de préférence, entre 4 et 10 mm. Une telle gamme d'épaisseur permet d'obtenir un bon compromis entre isolation thermique et encombrement.
Selon un mode de réalisation, la plaque de moulage est montée sur la carcasse par l'intermédiaire de pions d'assemblage portés par la plaque ou la carcasse, traversant la couche d'isolant thermique et coopérant avec des trous d'assemblage ménagés dans la carcasse ou la plaque. Ceci permet de limiter les zones de contact entre la plaque et la carcasse et, ainsi, de limiter au maximum les échanges de chaleur entre la plaque et la carcasse, via ces zones de contact.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Les dessins annexés visent à illustrer les principes de l'invention.
Sur ces dessins, d'une figure à l'autre, des éléments (ou parties d'élément) identiques sont repérés par les mêmes signes de référence.
La FIG 1 représente, en perspective, un exemple de dispositif selon l'invention.
La FIG 2 représente, en vue arrière, une des plaques de moulage de la
FIG 1.
La FIG 3 est une vue en coupe d'une partie de moule de la FIG 1, suivant le plan 111 - 111. La FIG 4 est une vue en coupe d'une partie de moule de la FIG 1, suivant le plan IV-IV.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Un exemple de dispositif pour le moulage d'une pièce par voie de fonderie est décrit en détail ci-après, en référence aux dessins annexés. Cet exemple illustre les caractéristiques et les avantages de l'invention. Il est toutefois rappelé que l'invention ne se limite pas à cet exemple.
La FIG 1 représente un dispositif comprenant deux parties de moule 10, 20, chacune de ces parties comprenant une carcasse 11, 21, et une plaque de moulage 15, 25. Les carcasses 11, 21 peuvent être réalisées en fonte ou en acier et, par exemple, en acier de type XC38, X38 CrMoV5 ou X35 CrMoV5.
Les parties de moule 10, 20, délimitent ensemble une empreinte de coulée 4 pour le moulage d'une pièce mince (non représentée). Cette empreinte de coulée 4 comprend une empreinte 4a de la pièce à mouler et une empreinte 4b du système de remplissage.
Plus précisément, l'empreinte 4a de la pièce à mouler est délimitée par les plaques de moulage 15, 25, et l'empreinte 4b du système de remplissage est délimitée en partie par les carcasses 11, 21, et en partie par les plaques de moulage 15, 25.
Les faces d'empreinte avant 15i, 25i, des plaques de moulage 15, 25, destinées à être au contact du métal en fusion, délimitent l'empreinte 4a de la pièce à mouler. Ces faces d'empreinte avant 15i, 25i, sont donc tournées vers le plan de joint P du moule. Les plaques de moulage 15, 25, peuvent être réalisées en acier plus noble que les carcasses 11, 21, et leurs faces d'empreinte avant 15i, 25i, peuvent être traitées thermiquement et/ou faire l'objet d'un traitement de surface (e.g. d'une carbonitruration).
Pour le moulage, les parties de moule 10 et 20 sont jointes à l'aide d'organes d'assemblage 30. Une fois jointes, ces parties 10, 20, forment un moule complet.
Les plaques de moulage 15 et 25 sont respectivement montées sur les carcasses 11, 21, avec un jeu permettant une certaine dilatation, à l'aide d'un système de pions et de trous d'assemblage décrit plus loin. Sur la FIG 1, les plaques de moulage 15, 25 et les carcasses 11, 21 ne sont pas montrées en position assemblée, mais dans une position précédant l'assemblage. Ainsi, sur la FIG 1, les plaques de moulage 15, 25 sont plus écartées des carcasses 11, 21 qu'en position assemblée. Sur les FIGS 3 et 4, la plaque de moulage 25 et la carcasse 21 sont montrées en position assemblée.
Dans l'exemple des figures, les plaques de moulage 15 et 25 sont identiques et leurs modes de fixation aux carcasses 11, 21, sont également identiques. Par conséquent, par souci de concision, seule la plaque de moulage 25 est décrite en détail ci-après.
La plaque de moulage 25 est plate et de forme générale rectangulaire. La FIG 2 est une vue arrière de cette plaque de moulage 25. Sur son côté arrière, la plaque 25 présente deux rebords longitudinaux 23 s'étendant le long de ses plus grands côtés. L'épaisseur de ces rebords 23 représente l'épaisseur maximum de la plaque 25. Les trous d'assemblage 31-34 de la plaque 25 sont ménagés dans ces rebords 23. Entre ces rebords, la plaque 25 présente une zone centrale qui constitue la face d'empreinte arrière 25j de la plaque au sens du présent exposé. Cette face d'empreinte arrière 25j s'étend au dos de l'empreinte de la pièce 4a et de la face d'empreinte avant 25i.
Entre ses faces d'empreinte avant et arrière 25i, 25j, la plaque 25 présente une épaisseur limitée. De plus, la plaque de moulage présente sur sa face d'empreinte arrière 25j plusieurs renfoncements 26 séparés les uns des autres par des nervures de renfort 27. Au niveau des renfoncements 26, l'épaisseur de la plaque 25 est la plus faible. L'épaisseur limitée de la plaque entre ses faces d'empreinte avant et arrière 25i, 25j permet de limiter la capacité d'absorption de chaleur de la plaque 25 et, donc, de conserver le maximum de chaleur dans l'alliage ou le métal coulé.
Les nervures de renfort 27 sont orientées dans le sens de la longueur et de la largeur de la plaque rectangulaire 25. Ces nervures 27, en améliorant la résistance mécanique de la plaque 25, garantissent un meilleur comportement de celle-ci lors du moulage et augmentent la durée de vie de la plaque.
Dans l'exemple des figures, les nervures de renfort 27 sont droites. Dans un autre exemple (non représenté) les nervures de renfort 27 sont courbes, ce qui permet de limiter les contraintes internes lors des variations de température.
Les renfoncements 26 définissent des zones minces de la plaque 25, tandis que les nervures de renfort 27 définissent des zones de renfort de la plaque 25. Dans l'exemple, les zones minces présentent toutes la même épaisseur, correspondant à l'épaisseur minimum de la plaque 25 au niveau de l'empreinte 4a, tandis que les zones de renfort présentent toutes la même épaisseur correspondant à l'épaisseur maximum de la plaque 25 au niveau de l'empreinte 4a. Dans l'exemple, les zones minces sont de forme carrée et sont entourées par les nervures de renfort 27 sur tous leurs côtés à l'exception du côté jouxtant les rebords longitudinaux 23.
En position assemblée (voir FIGS 3 et 4), la plaque de moulage 25 et la carcasse 21 sont séparées par une couche d'air 22 qui permet de limiter les échanges de chaleur entre la plaque de moulage 25 et la carcasse 21 et, ainsi, de confiner au maximum la chaleur dans la plaque de moulage 25 et dans le métal ou l'alliage coulé. Dans l'exemple, l'épaisseur de la couche d'air 22 au niveau de la face d'empreinte arrière varie : elle est maximum au niveau des renfoncements 26 de la plaque et elle est minimum au niveau des nervures de renfort 27.
La plaque de moulage 25 est montée sur la carcasse 21 par l'intermédiaire de pions d'assemblage 41-44, visibles sur la FIG 1. Ces pions 34 sont portés par la carcasse 21, traversent la couche d'air 22 et coopèrent avec des trous d'assemblage 31-34 ménagés dans la plaque 25, ces trous étant visibles sur la FIG 2.
Plus précisément, la plaque de moulage 25 présente à sa périphérie quatre trous d'assemblage 31, 32, 33, 34, disposés aux quatre coins d'un rectangle.
Le premier trou d'assemblage 31 a une section correspondant à la section d'un premier pion d'assemblage 41. Le pion 41 ne peut donc que coulisser dans le trou 31, suivant l'axe central de celui-ci (i.e. dans le sens de l'épaisseur de la plaque 25).
Les deuxième et troisième trous d'assemblage 32, 33, sont de forme oblongue, et encadrent le premier trou 31. Ces trous 32, 33 ont des sections oblongues orientées respectivement, suivant la longueur et la largeur dudit rectangle (i.e. la plus grande dimension de la section oblongue du trou 32 est orientée suivant la largeur du rectangle, et la plus grande dimension de la section oblongue du trou 33 est orientée suivant la longueur du rectangle). Ces trous 32, 33 de section oblongue autorisent, respectivement, le déplacement des deuxième et troisième pions d'assemblage 42, 43 suivant la longueur et la largeur dudit rectangle.
Le quatrième trou d'assemblage 34 est diagonalement opposé au premier trou 31, et présente une section plus grande que celle du quatrième pion d'assemblage 44, ce qui autorise le déplacement du quatrième pion d'assemblage 44 dans n'importe quelle direction et, notamment, suivant la longueur et la largeur dudit rectangle.
Cette configuration particulière des pions 41-44 et de leurs trous 31-34 respectifs garantit un bon positionnement de la plaque 25 par rapport à la carcasse 21 tout en autorisant un léger déplacement relatif entre la plaque 25 et la carcasse 21. Ce déplacement relatif autorisé limite ou évite l'apparition de contraintes dans la plaque 25 ou la carcasse 21 suite à la différence de dilatation entre ces deux pièces. En effet, la plaque 25 et la carcasse 21, formées de matériaux différents et soumises à des températures différentes lors du moulage, se dilatent différemment le plus souvent.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif pour le moulage d'une pièce mince par voie de fonderie, ce dispositif comprenant au moins deux parties ( 10, 20) de moule délimitant ensemble une empreinte de coulée (4a, 4b) pour le moulage de la pièce et pouvant être séparées l'une de l'autre pour extraire la pièce moulée, dans lequel au moins une partie de moule (20) comprend une carcasse (21) sur laquelle est montée une plaque de moulage (25), la face d'empreinte avant (25i) de la plaque de moulage (25) étant apte à être au contact du métal en fusion et délimitant l'empreinte (4a) de la pièce, ce dispositif étant caractérisé en ce que la face d'empreinte arrière (25j) de la plaque de moulage, située au dos de la face d'empreinte avant (25i), est séparée de la carcasse (21) par une couche d'isolant thermique, et en ce que la plaque de moulage (25) présente sur sa face d'empreinte arrière (25j) plusieurs renfoncements (26) séparés les uns des autres par des nervures de renfort (27).
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la couche d'isolant thermique est une couche d'air (22).
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'épaisseur de la couche d'isolant thermique est comprise entre 2 et 20 mm.
4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel l'épaisseur de la couche d'isolant thermique est comprise entre 4 et 10 mm,
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'épaisseur de la plaque de moulage (25), entre ses faces d'empreinte avant et arrière (25i, 25j), est comprise entre 2 et 15 mm.
6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel l'épaisseur de la plaque de moulage (25), entre ses faces d'empreinte avant et arrière (25i, 25j), est comprise entre 2 et 10 mm.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les renfoncements (26) créent dans la plaque de moulage des zones minces, la superficie ce ces zones minces représentant au moins 75% de la superficie de la face d'empreinte arrière (25j) de la plaque et, de préférence, entre 85 et 95%.
8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel le reste de la superficie de la face d'empreinte arrière (25j) est occupé par lesdites nervures de renfort (27).
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la plaque de moulage (25) est montée sur la carcasse par l'intermédiaire de pions d'assemblage (41-44) portés par la plaque (25) ou la carcasse (21), traversant la couche d'isolant thermique et coopérant avec des trous d'assemblage (31-34) ménagés dans la carcasse (21 ) ou la plaque (21).
10. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel la plaque de moulage (25) présente à sa périphérie quatre trous d'assemblage (31-34) disposés aux quatre coins d'un rectangle, dont un premier trou d'assemblage (31) ayant une section correspondant à celle d'un premier pion d'assemblage (41), des deuxième et troisième trous d'assemblage (32, 33) encadrant le premier trou (31) et ayant des sections oblongues orientées respectivement, suivant la longueur et la largeur dudit rectangle, de manière à autoriser, respectivement, le déplacement d'un deuxième et d'un troisième pion d'assemblage (42, 43) suivant la longueur et la largeur dudit rectangle, et un quatrième trou d'assemblage (34), diagonalement opposé au premier trou (31), ayant une section plus grande que celle d'un quatrième pion d'assemblage (44).
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