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,machine semi-automatique à couler avee pression.
'La présente invention a pour objet tine machine semi-automatique à réaliser des moulages avec pression, au moyen de l'air ou de gaz neutres comprimés, en tous métaux, alliages ou matières fondues.
Cette machine peut être établie sous deux formes,, 1 lune dite-simple., l'autre date %multiples correspondant à la coulée de métaux, alliages, ou matières, de carac- téristiques @ifférentes,tant au point de vue thermique de la température de coulée, qu'à celui de la vitesse de solidification et employant à cet effet des moules appro- priée.
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Ses deux types de machine reposent eLt8ctement . sur la même technique de coulée, laquelle coexiste à appliquer la pression gazeuse sur le moule, seulement après qu'il a été rempli de la matière fondue et que
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l'air qu'il contenait en a été évacué correetement,soit par simple déplacement,soit en utilisant le vide à cet effet, le temps qui s'écoule entre le remplissage du moule
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par la matière fondue et l'appiicatiolfiu vide, d'une part, et celle du gas comprimé., d'autre part, étant des constantes pour chaque moule différente constantes réa- lisées exactement sur cette machine, sans soins,ni obser- vations spéciaux de la part de l' oU1'r1t'''''ehargé de la lI8%1oeune,.
au cours de chaque opération, grAce.à un dis- positif chronorigulateur automatique.* agissant seal sur la distribution du gaz sous pression et du vide.
Il a en effet été oonstaté que le remplissage sono pression du moule non expurgé d'air, tout en par- mettant d'obtenir des formes extérieures nettes et pré- cises, a pour inconvénient le plus général, de ne pas
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réaliser de mialages homogènes et saine.
Le remplissage instantané ou trop rapide du moule par la matière fondae projetée on injectée sous pression
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dans le moule, provoque une sorte d'8émàs1o.118 avec l'air qui n'a pu s'échapper assez vite du moule., et qui se comprime en petites bulles ou particules divisées à l'in- térieur du moulage, ajoutant son effet défavorable aux gaz qui peuvent être naturellement dissous ou occlus dans la matière fondue (argent, aluminium, etc..).La coulée proprement dite sous pression on par injection, loin
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d'améliorer le moulage sous le rapport de l'hcmogén4ïté a donc conne in.onvénieJ!l.t" dt abord de ne pas faciliter le départ des gaz éventuellement contenus par la matière .
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fondue, ensuite d'ajouter à ces impuretés gazeuses des
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molécules ou poches d'air, résultant de l'.émulsion8 du volume d'air qui n'a pu s'échapper assez vite du moule par les traînées de *tirage* ou échappement d'air,géné- ralement ménagées sur les faces de joint du moule.
Cet effet d'émulsion peut être atténué partiellement en cou- lant la matière moins chaude; elle est alors projetée
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à l'état demi'-p&teeKdans le moule,,produisant un moindre effet de brassage avec l'air qui a plus de temps pour @'4chapper, mais cette méthode a pour inconvénient de nécessiter une très forte pression pour refouler le métal
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(,25 atmosphères à 60 atm.) obligeant à réaliser des joints extrêmement étanches et par conséquent un moule d'une exécution extrêmement précise.
La machine qui fait l'objet de la présente inven- tion a pour but de supprimer ces inconvénients, les mou- lages obtenue étant traités liquides soue une pression de
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gaz relativement faible : t 3 atm, a 10 atm. par C1f4 tout en maintenant une production industrielle élevée.
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a) 'Le type 'simple* est prévu avec moules métal- liques *gto permanente et non réfractaires, usinés mé- caniquement,, permettant la solidl111eation immédiate des moulages en quelques secondes et donnant le maximum de production avec an seul moule sur la machine.
Elle s'a- dresse en particulier aux moulages d'aluminium, bronzes
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et laitons d'aluminium, métaux et iag88 blancs a point de fusion relativement basset autres matières
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similaires a 801i1eation rapide'et pour lesquelles le phénomène de trempe n'est pas à redouter avec un refroidis- sement immédiat.
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b) Le type "multiple" oomprenant un certain nombre de machines du type "simplet montées sur un plateau rota- tif, son emploi est prévu Ivec moules permanents mtal.i-
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. ques ou non, suivant les métaux à traiter,les machines pouvant être équipées avec moules identiques ou avec moules différents, permettent la production simultanée sur la machine"multiple" de moulages de formes différentes.
Elle s'adresse aux métaux, alliages ou matières subissant défavorablement le phénomène de trempe par solidification trop rapide, ou nécessitant une température de coulée plus élevée que les précédents (fonte de fer, laitons, bronzes ordinaires, acier, argent, cuivre, etc..) et une solidification et un démoulage plus lents.
Cette invention sera bien comprise par la description qui va en être faite en regard des dessins annexés, donnéa à titre d'exemple, sur lesquels:
La fige 1 est)une vue d'ensemble d'une machine semi-attomatique avec dispositifs de coulée avec pression et chronorégulateur.
La fig. 2 en est un plan.
La fig. 3 est une coupe par 3-3 de la fig. 1.
Le fig. 4 et 4a est une coupe verticale d'une machine rotative multiple, et,
La fige 5 en est un plan partiel.
La fig. 6 est une coupe verticale longitudinale du moule.
La fig, 7 montre le moule ouvert.
La fig. 8 est une vue de face à grande échelle de la came de commande des soupapes.
Machine .simple - .- La machine comprend un bâti composé d'un socle et de deux montantx verticaux solidement nervurés 2, 3, et qui sont maintenue par des colonnes ou entretoises cylindriques 4, sur lesquelles peut -coulisser un plateau 5. Le plateau 5 est solidaire d'une embase circulaire prévue à l'extrémité de la tige d'un piston
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6, se déplaçant dans un cylindre 7, dans lequel on envoie de l'air ou de l'eau sous pression.
La cylindre est complété par un dispositif de soupapes d'admission et d'échappement 8, commandé par un levier de manoeuvre 8a; cet ensemble peut d'ailleurs être remplacé par un dispositif mécanique alternatif manoeuvré à la main ou au moteur, par l'intermédiaire de vis, levier, excentrique.
Le plateau 5 supporte un sommier 9 dans lequel sont montés les dispositifs connus à crémaillère, dont. , 'les axée 10 et 11, permettent respectivement l'extraction des broches réalisant les creux du moulage, et l'éjection du moulage coulé et solidifié, A cet effet, d'une part les broches 70 (fig.
6 et 7) sont montées sur une plaque 71, solidaire d'une crémaillère 72, engrenant avec un pignon dentée 73, solidaire de l'axe 10, et actionné par un levier ea manette '1., (fig.2), d'autre part,un ensemble de poussoirs d'éjection 75,viennent agir en des points judicieusement choisis sur la surface de la pièce ..76, et sont également montés sur une plaque 77 solidaire d'une crémaillère 78, commandée par un levier 74a (fig.2) soli- daire de l'axe 11.Cesleviers sont respectivement actionnée,au retour du plateau 5, par des doigts fixes mais réglables en po- sition,situés sur les colonnes supérieures 4 et non représen- tés.
Lorsque le moule est en deux parties, l'une 2a est fixée sur un sommier solidaire du montant 2 du bâti, l'au- tre 98 est fixée eontre le sommier 9 solidaire du plateau coulissant 5. Ces deux parties ooincident et .'adaptent liane sur l'autre, avec repères. Le plateau coulissant 5 se déplace par l'action du cylindre 7, si le moule est en trois parties, la troisième partie est combinée pour être fixée sur un piston vertical se plaçant sur le sotie 1 agencé en conséquence, ou sur un simple support à levier.
Des combinaisons similaires peuvent être emplcyées pour des moules oonstitués en plus de trois parties. A la partie supérieure du bêti 2 est monté le bec de coulée 16 (fig.l
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et 2); ce dernier est maintenu par un support réglable longi- tudinalement et en hauteur, oomportant un coulisseau hori- zontal 12 avec vis et volant de manoeuvre 13, un coulisseau vertical 14, avec mis et volant de manoeuvre 15 , supportant le potte entonnoir d'alimentation 22 et le dispositif d'obturation du moule 17 coulissant horizontalement et montré en coupe sur la figure 4a.
L'entonnoir présente, à sa partie inférieure un bord conique 16a rigoureusement conforme et ajuste à l'emboîtement femelle I6b existant à la partie supérieure des deux éléments (fig. 6 et 7) du moule. Gomme on le voit (fig. 4a) le tiroir d'obturation
17 est solidaire d'un piston pneumatique 18, mobile dans un cylindre 18a,avec an tampon amortisseur 19 à fin de course, par exemple en caoutchouc.
Le cylindre est pourvu d'undistributeur à lumière 20, se déplaçant dans une botte
31/assurant la fermeture ou l'ohvertare instantanée du tiroir en envoyant le fluide sous pression arrivant en 30d sur l'une on l'autre des faces du piston 18; le distributeur 20 est ma- noeuvré par an levier '81, vue en plan fig.2, qui commande simul- tanément le déclenchement du dispositif automatique chronoré- gulateur représenté en c sur les fig. 1 et 2, à l'arrière de la machine.
Ce dernier,, dont une forme de réalisation est connée sur les fig. 1 et 2, commande Impérativement, et sans le concours de l'ouvrier, l'envoi dans le moule, du vide s'il y a lien et de la pression, dans des conditions déterminées, interdisant toute fausse manoeuvre de la part de l'ouvrier et dans des temps rigoureusement assurés à par- tir de l'instant où la matière fondue a été versée dans l'en- tonnoir d'alimentation a2 et où le tiroir 17 vient d'être fermé. Pour un moule déterminé, en fonction de sa vitesse de remplissage et de celle de solidification de la matière tondue, ces temps sont des constantes qui doivent rigoureuse- ment être observées, en vue d'éviter le défaut d'"émulsion"
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signala plus haut.
A cet effet, le dispositif chronorégulateur peut consister en un équipage rotatif équilibré, constitué d'une part par une poulie à gorge 23, sur laquelle s'enroule un câble'34 terminé par un contrepoids 24 , la dite poulie étant clavetée sur un arbre,26 tourillonnant dans des paliers à roulement à villes, faisant partie d'un bâti 27. Un plateau porte-cames 46, ou formant came, comme on le voit fig. 8, est claveté à l'autre extrémité de l'arbre ,26; ce plateau porte a la ou les cames 47, qui agissent sur les poussoirs 28 des soupapes contenues dans la boite'28, et qui sont intercalées sur les tuyauteries de gaz ou air sous pression et de vide.
Dans ce but, à la boite de soupapes aboutissent, d'une parte le contait'30 amenant le fluide sous pression (fig.l) et le conduit à vide 29b (fig. 3). De la dite boîte partent des con- duits souples 29 et30 aboutissant respeotivement à la prise de vide'89 du moule,et au raccord de pression 16c du porte-en- tonnoir (fig. 1). 'Sur- les fig, 1 et 2 on a -,,représenté par les fléchée en trait plein,les conduites de fluide sous pression et par des flèches en traits pointillés les conduits à vide.
Le plateau oame peut être gradué, ainsi qu'il est représenté sur la fig. 8; ul est retenu par un doigt d'arrêt réglable 48, contre lequel wietn buter l'ergot 49 fixé sur le coté du plateau 46, Le doigt d'arrêt 48 est porté par un levier 48a, pivotant sur un bras support lidaire du sole 27; le levier coudé 48 est relié au levier de manoeuvre 21 par une biellette alimentée à rotule et réglable en longueur.
Le levier 21, pivote en 21b sur un bras solidaire du cylindre 18a; c'est lui qui détermine la commande pneumatique du tiroir obturateur 17 de l'entonnoir 16 en agissant sur le tiroir distributeur 20, On se rend compte que le mouvement fhannorégulateur de vide et de pression est donc déclenché automatiquement dès que l'ouvrier actionne le levier 21.
Aussitôt que le doigt d'arrêt du plateau s'est effacé, le
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contrepoids 24 entraîne, par sa pesanteur, la poulie
23 et le disque 46 et les cames viennent successivement en contact avec les poussoirs des soupapes provoquant, suivant le réglage préalablement effectué,la mise en communi- cation du moule 2a -9a avec la conduite de vide 29 abou- tissant à la partie inférieure du moule, et celle de l'en- tonnoir 16a avec la conduite de pression 30. Le gaz on air comprimé agit sar la matière fondue encore liquide dont est correctement et parfaitement rempli le moule;les mises en communication de ce* conduites sont provoquées par des temps qui sont fonction de la position respective des cames sur le plateau 46.
Le pourtour du plateau est gradué pour faciliter le réglage de ces temps, suivant les moules atili- sés sur la machine et les caractéristiques thermiques de la matière qui y est coulée. Le vide produit dans le moule y est réparti à la manière connue par des canaux intérieurs
89 judicieusement pratiqués, aboutissant de préférence à des épis de canaux capillaires sur les faces de joint,- où la matière se solidifie dès qu'elle s'y est engagée.
Le relevage du contrepoids 24a, après chaque opération, est assuré par un embrayage quelconque dont un mode de réalisation est représenté sur la machine simple (fig. 1).Cet embrayage commandé par la tringlerie 51*, reliée au plateau 5, se compose.d'un manchon cannelé 50, monté de manière à pouvoir coulisser sur l'arbre 26 d'une bagne d'entrainement 50a, et de deux ressorts compensateurs 51-61 destinera conpenser l'avance pendant le court arrêt possi- ble à l'entrée des dents on cannelures du manchon 50 dans les cannelures correspondantes du moyeu du plateau 23.,Monté fou sur l'arbre 26. Cet embrayage a lieu lorsque le plateau 5 revient en arrière pour ouvrir le moule et éjecter la pièce coulée 76.
Le plateau 23 est alors solidaire de l'arbre 26,il tourne avec lui et remonte le poids 24a, après quoi le débrayage du plateau est effectué.
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Sur la fig. 1 la tringle 51a est brisée unique- ment pour faciliter la représentation de l'ensemble. Cette tringle est fixée à demeure au plateau 5 qui l'entraîne à chacun de ses déplacements.Elle porte à son autre extrémité un bec en équerre et un bossage siège d'un axe. L'axe sert de pivot à la tringle articulée 51b,à laquelle le bec B sert de butée lors de son rappel par le ressort 51 ;le bec A sert d'attache au dit ressort.
Les tringles 51b et 51c portent chacune un bec c qui servent d'entraînement lorsqu'ilssont enalanchés. 51 porte encore à son autre extrémité une boule qui pénètre dans la bague 50a et entraîne l'embrayage 50. Toutes ces tringles glissent sur des supports fixée soit sur le socle 27 soit sur le bâti 2.
'L'ouvrier chargé de la manoeuvre dé la machine procède aux opérations suivantes: le moule étant ouvert et l'entonnoir 16a ayant été amené à s'emboîter avec le cône femelle 16b de la partie fixe 8a du moule, a) Il actionne le levier 8a d'admission au cylindre
7 qui chasse le piston dont la tige 6 forme le moule. b) Il verse ensuite la matière en fusion dans l'en- tonnoir d'alimentation 22. c) Aussitôt celle-ci versée, il actionne le levier 21,pour manoeuvrer à la fois la fermeture de l'entonnoir et le déclenchement du mouvement chronorégulateur de vide et de pression, suivant des temps qui sont des constantes pour un moule déterminé et qui correspondant successivement:
1 ) à l'application du vide vers la fin du remplis- sage.
2 ) à l'application de la pression lorsque le mou- le est complètement rempli et purgé du reste d'air quand le métal est encore fluide afin d'obtenir le serrage maximum des molécules liquides et éviter un retrait trop important. d) Enfin: il actionne le levier d'admission 8a
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en sens inverse,pour renvoyer le piston à sa position de
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départ et produire l' oaverture du moule et éjecter auto-.- tiquement la pièce moulée et solidifiée -6 Ces manoeuvres très simples se font sans effort et instantanément, pemet- tant une production intense de cette machine.
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Jlachinettmnlt1ple-.- -La machine dite *mu1%iple*
4a représentée sur les fig. 4, 4a et 5,comporte essentiellement un plateau rotatif 32, sur lequel,sont fixées, radialement
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et équidistantes, un certain nCllbre (six dans 1=exempl repré- sente) de machines du type simple précédemment décrit mais dont on a supprimé le distributeur -8 da cylindre 7. 4 Ces machines
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sont équipées avec un dispositif chroaorégulateur à commande positive électrique par un petit moteur indépendant d ne développant qu'une force très minime (environ J:/.EOOV);
ch80une de ces machines comporte une légère variante de réalisation,,
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en ce qui concerne l'embrayage de la péalie à gorge 23, qui porte elle-nt la came ' et supprime le plateau 6, ceci en vue de réduire l'encombrement de ce dispositif..Ainsi qu'on le verra plus loin, le plateau rotatif 32 tourne autour d'un axe fixe 34;
son moyen central est supporté par un roule-
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ment z. tilles on à roÉ%awxj$6 et comporte une roué héliei381e 36., en prise avec une vis sans fin 37 portée par un arbre receTant son mouvement d'une transmission extérieure avec un embraya-
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ge quelconque Un collier 38 coneentrique an moyen précité, porte radialement, des tiges entretoises 39 sur lesquel les sont montés, équidistants, les galets de roulement 40,
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tournant entre le chemin de roulement 4i-, li.préva sous le plateau 32, et le chemin de roulement 42, concentrique à l'axe 34 fixé sur le fond de la fosse 43, dans laquelle tourne le plateau 32, si bien que sa partie supérieure mobile se troave de niveau avec le sol de l'usine.
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Sur l'axe fixe 34 sr trouve claveté un dietribn-
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leur central d'air comprima de gaa neutre ou d'eau sous pression, et éventuellement du vide, dont un mode de réa- lisation est représente' sous la forme d'un cône fixe 44 et d'un boisseau rotatif 45 ,raccordé par tuyauteries de fluide sous pression soulement, à chacune des machines "simples" disposées sur le plateaa,Le boisseau 45 comporte des canaux 60 qui passent successivement en regard de canaux 61, en communicatiopn avec les conduite d'arrivée du fluide sous pression 68.
Chacun des dispositifs chronorégalateurs diffère de celui précédemment décrit en ce que l'embrayage est rendu positif dans cette réalisation, du fait de l'oscillation du petit moteur électrique indépendant qui l'actionne, ce mouvement pouvant d'ailleurs être réalisé par un servo- moteur.
Ce petit moteur qui tourne dans le même sens, est de préférence soutenu par un axe horizontal qui lui permet de prendre deux positions inverses. Comme l'axe du moteur se termine par une vis sans fin, dans une position, la vis engrènera avec une roue hélicoïdale solidaire du plateau 23, quand le poids est en bas de sa course; dans l'autre position au contraire, la vis sans fin sera écartée de la roue, posi- tion obtenue automatiquement par un déclic formant servo- moteur, quand le poids sera remonté.
Le mode opératoire est dons le suivant: a) le four de fusion se trouve en un point fixe de la périphérie de la fosse et le plateau tourne à la vitesse convenable, entraîné par l'embrayage qui agit sur la transmis- sion extérieure, lequel est manoeuvré par l'ouvrier fondeur.
La première machine arrive devant le poste d e coulée, se trouve, par le jeu du distributeur centrale, mise en comma- ni cation avec le fluide sous pression, de façon que son cylindre 7 referme le moule. b) l'ouvrier arrête le plateau 32 et verse dans l'en- tonnoir 22 la matière en fusion, puis@il agit sur le levier 21
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qui entraine la fermeture par le piston pneumatique 18 du tiroir 17 de l'entonnoir , et le déclenchement du dispositif
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chronoràiulateur A. c) l'ouvrier fondeur agit de nouveau sur l'embrayage
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qui entra?ne u*ouveatl déplacement angulaire du plateau 32 et ainsi de suite.
.Au cours de ce nouveau déplacement, l'élément dans lequel il vient d'être coulée an moulage sone pression, est rester du fait du distributeur central, en relation avec
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la pression d'eau on de fluide pour le cylindre ?, et eue le gaz comprimé cette liaison continue pendant le tempe jugé nécessaire à la Notification de la matière coulée et à un léger refroidissement.
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Chaque élénent, suivant et processus., .'ar:r-lte ensuite devant le poste de démoulagoj on le cylindre 7 est mis en cemmunioation inverse avec la pression d'eau on de fluide; le moule s'ouvre, provoquent l'éjection aa- tomatique du moulage solidifié.
Chaque élément, avant d'avoir effectué son tour complet c'est-à-dire avant de revenir devant le four de fusion au poste de coulée,, s'arrête devant un poste de contrôle où se tient un ouvrier ayant pour mission de vérifier l'état du moule, d'en Assurer le garnissage, s'il
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à lieu, d'un enduit pelliculaire réfraetaire.par pulvé- risation ou autre m#en ' ' 1 ' " ' anivant la matière .0081"-
Il va de soi que des modifications de détail pour- ront être apportées dans la réalisation de la machine qui
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vient d'être décrite sans lppur cela sortir du cadre de la présente invention.
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