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"Perfectionnements aux procédés et dispositifs pour le moulage sous pression des métaux ou alliages"
Dans les procédés actuellement connus pour le moulage sous pression des métaux/ou alliages, la
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matière à mouler, màintenue à l'état liquide dans un creuset ou dans une capacité auxiliaire séparée du moule, est introduite dans les gravures de ce dernier ou dans les coquilles utilisées, par l'intermédiaire d'un canal plus ou moins long qui relie le moule audit creuset ou à ladite capacité auxiliaire, la propulsion du métal ou de l'alliage étant obtenue au moyen d'air comprimé ou au moyen d'un piston qui, généralement, est noyé dans le métal fondu.
Or, cette façon de procéder implique l'ajus- tage de l'orifice d'entrée du moule avec l'orifice de sortie, buse ou ajutage, du canal par l'intermédiaire duquel le métal ou l'alliage en fusion vient de la capacité auxiliaire annexe précitée, ledit ajustage pouvant être fait, soit dans le plan de jonction des deux demi-parties du moule, soit à travers l'une des deux demi-parties et perpendiculairement au plan de jonction en question.
Elle présente donc de nombreux inconvénients:
1 - L'ajustage que l'on est obligé de réaliser entraine une perte de temps qu'il est préférable d'é- viter;
2 - L'existance de canalisations ou raccords in- termédiaires, à l'intérieur desquels une partie de la matière traitée se solidifie, nécessite des nettoyages parfois difficiles à réaliser.
Elle oblige, en outre, à rompre le jet qui s'est formé à la suite de l'injec- tion du métal et qui produit une soudure à l'extrémité du canal d'injection et l'orifice par lequel le métal entre dans le moule, rupture presque impossible aveo certains métaux tels que le cuivre ;
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3 - Du fait des différences de dilatation exis- tant entre le moule, qui doit être à basse température, et le canal d'amenée du métal qudoit au contraire, être à très haute température pour que le métal ou l'alliage traité reste en fusion pendant sa translation, il est très difficile de réaliser un ajustage tel qu'aucune fuite ne se produire;
4 - Pour conserver au métal ou à l'alliage traité une fluidité suffisante pour lui permettre de cheminer convenablement à travers le canal de liaison, on est obligé de maintenir ce métal à très haute température;
5 - Le balayage violent du canal par le métal en fusion entraine une détérioration rapide dudit canal par érosion et par dissolution;
6 - Du fait de la surchauffe nécessaire et du fait des matières étrangères, du fer notamment, qui s'y dissolvent pendant son parcours, le métal traité est devenu de qualité inférieure sinon tout à fait mauvais lorsqu'il arrive dans la gravure du moule;
7 - Enfin, il est dangereux de soumettre à de fortes pressions des enveloppes ou des conduits qui sont portés au rouge.
La présente invention permet de remédier à tous ces inconvénients, particulièrement dans le cas où on traite des métaux à point de fusion élevé et, par suite, elle permet d'atteindre une production industrielle constante en évitant la détérioration du matériel utilisé.
Ce résultat est obtenu par le fait qu'on ménage, dans les coquilles du moule et au voisinage immédiat de la gravure dont ces coquilles sont pour- vues, une capacité dans laquelle on place, au début
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de l'opération, le métal ou l'alliage liquide à mouler, les parois de ladite capacité étant garnies d'un revêtement isolant fixe ou amovible et les coquilles du moule étant aménagées de manière qu'un piston, mobile à l'intérieur de la capacité précitée, puisse s'y déplacer en vue de chasser le métal dans les gravures du moule.
On peut, bien entendu, sans sortir du domaine de l'invention, adopter des dispositions quelconques pour l'aménagement de la capacité auxiliaire précitée à l'intérieur du moule ainsi que pour l'aménagement du piston. Toutefois, on disposera, de préférence, la dite capacité auxiliaire et ledit piston de manière que ce dernier se déplace suivant une direction perpendiculaire ou suivant une direction parallèle au plan de raccordement des deux coquilles du moule.
Quelle que soit la disposition adoptée, le moule ainsi réalisé constitue un produit industriel nouveau présentant, par rapport à ceux qui existaient déjà, des avantages incontestables.
On a décrit ci-dessous et sur le dessin annexé on a représenté, mais, bien entendu, uniquement à titre d'exemple, divers modes de mise en oeuvre de l'invention.
La figure 1 représente schématiquement une coupe verticale diamétrale d'un premier mode de réalisation, ladite coupe étant faite suivant 1-1 de la figure 2 ;
La figure 2 représente une vue en plan de la partie du dispositif qui se trouve au-dessous du plan horizontal indiqué par la ligne/de coupe II-II
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de la figure 1 ;
La figure 3 représente schématiquement une coupe diamétrale verticale d'un deuxième mode de réa- lisation, ladite coupe étant faite suivant III-III de la figure 4;
La figure 4 représente une vue en plan de la partie du dispositif qui se trouve au-dessous du plan horizontal indiqué par la, ligne de coupe IV-IV de la figure 3 ;
La figure 5 représente une vue en éléva- tion avec arrachement partiel d'un appareil de mou- lage constituant un premier mode de réalisation pra- tique de l'invention et dans lequel le piston qui refoule le métal traité se déplace perpendiculaire- ment au plan de jonction des deux,-demi-parties du moule;
La figure 6 représente, à plus grande é- chelle, une coupe diamétrale du dispositif de mou- lage proprement dit de l'appareil en question;
La figure 7 représente une coupe diamétrale verticale du dispositif de moulage proprement dit d'un appareil constituant un second mode de réalisa- tion de l'invention, ledit appareil comportant un piston qui se déplace parallèlement à la ligne de jonction des deux-demi-parties du,moule;
La figure 8 représente une vue en plan de la partie du dispositif représenté sur la figure 7, qui se trouve au-dessous du plan A-B
Comme on peut le voir sur ces figures, le moule est constitué par deux coquilles 1 et 2, res- pectivement fixées sur deux supports 3 t 4 suscep-
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tibles de coulisser le long de montants 5, de façon qu'on puisse écarter ou rapprocher les deux coquilles et, en supposant qu'on laisse la coquille inférieure 1 fixe, amener la coquille supérieure 2, soit à la position d'ouverture, dans laquelle elle est repré- sentée en traits pleins sur la figure 1, soit à la position de fermeture dans laquelle elle est repré- sentée en pointillé sur cette même figure.
Dans les dites coquilles sont, bien entendu, pratiquées les gravures 6 et 7 correspondant à la forme et aux dimensions de la ou des pièces que lion veut réaliser.
'En outre, au centre de la coquille infé- rieure 1 est réservée une capacité auxiliaire annexe de forme cylindrique à axe vertical 8 dans laquelle on versera la matière liquide à mouler et à l'inté- rieur de laquelle peut se déplacer, sous l'action d'un mécanisme de commande absolument quelconque, un piston cylindrique à axe vertical 9.
Les parois de ladite capacité annexe ainsi que, s'il y a lieu, la face du piston sont revêtues d'un isolant thermique approprié 10 destiné à éviter le refroidissement trop rapide du métal traité.
Pour réaliser un moulage, on opère comme suit
Les coquilles 1 et 2 étant écartees l'une de l'autre, on verse dans la capacité auxiliaire 8 la matière liquide à mouler. On peut se servir à cet effet d'un ustensile absolument quelconque.
On rapproche ensuite l'une de l'autre les deux coquilles et on les assujettit dans la position dans laquelle elles doivent rester.
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Ceci fait, en agissant de façon convenable sur le piston 9, on refoule dans l'espace vide exis- tant entre les coquilles, du fait de la présence des gravures 6 et 7, la matière liquide contenue dans la capacité auxiliaire 8.
Une fois ladite matière solidifiée, on ouvre le moule en écartant les coquilles et on peut alors enlever immédiatement la pièce fabriquée.
Au cas où on aurait introduit dans la capa- cité 8 un léger excès de matière, cet excès de matière n'empêcherait pas le démoulage et l'enlèvement de la pièce; il donnerait simplement lieu, au-dessous de la partie centrale de ladite pièce, à une faible surépais- seur qu'une légère retouche ferait aisément disparaître.
Le deuxième mode de mise en oeuvre, schéma- tiquement représenté sur les figures 3 et 4, ne diffère de celui qui vient d'être décrit que par la forme et la disposition de la capacité auxiliaire et du piston.
Comme lui, il comporte deux coquilles l'et 2' respectivement fixées sur deux supports 3' et 4' susceptibles de coulisser le long de montants 5' et comportant des gravures 6' et 7'. lais la capacité auxiliaire 8' a une forme parallélipipédique et reçoit un piston 9' de section rectangulaire qui, au lieu de se déplacer comme le précédent suivant une direction perpendiculaire au plan de raccordement des coquilles, se déplace suivant une direction parallèle audit plan.
Le fonctionnement de ce deuxième mode de mise en oeuvre est le même que celui précédemment in- diqué pour le premier mode de mise en oeuvre.
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La matière liquide à mouler étant intro- duite dans la capacité 8' pendant que le moule est ouvert et que les deux coquilles qui le constituent sont écartées l'une de l'autre, on refoule cette matière dans la gravure en agissant sur le piston 9' après que le moule a été fermé et que les deux coquilles ont été convenablement assujetties l'une contre l'autre.
Dans ce second mode de mise en oeuvre, on pourrait, bien entendu, utiliser une capacité auxiliaire et un piston de forme cylindrique; dans ce cas, le logement destiné à recevoir le piston serait constitué par deux demi-cylindres aménagés l'un dans la coquille inférieure, l'autre dans la coquille supérieure.
Comme on le voit sur la figure 5, l'appa- reil représenté sur cette figure et qui constitue un premier mode de réalisation pratique de l'inven- tion comporte un socle 11 supportant quatre colonnes 12 sur lesquelles est monté et fixé un plateau 13 formant tête de presse.
Le long de la partie des colonnes 12 qui se trouve au-dessus du plateau 13 peut se déplacer un chariot 14 dont les déplacements verticaux, dans le sens descendant, sont commandés par des pistons 15-15 actionnés eux-mêmes au moyen d'huile intro- duite sous pression dans les cylindres du corps da presse 16, à l'intérieur desquels pénètre l'extrémi- té supérieure des dits pistons.
Lors de l'ouverture du moule, le chariot 14 est tiré vers le haut par des tige-4 17 rappelées
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vers le haut par des ressorts convenables disposés dans des tubes 17'-17' aménagés à la partie supé- rieure de l'appareil.
Sur un second plateau 18, aménagé à la partie supérieure des colonnes 12, est monté un compresseur à huile 19 actionné de toute façon con- venable, soit directement par un moteur monté en bout d'arbre, soit par l'intermédiaire d'une trans- mission quelconque.
Sur le même plateau 18 sont montés, d'une part un réservoir à huile 20, d'autre part les tubes 17'-17' précités.
Une manette 21, placée à portée de la main permet de commander, par l'intermédiaire d'une tige 22, la clef 23 du compresseur 19.
Suivant la position qu'on lui donne, la dite clef met en communication le circuit d'aspira- tion et le circuit de refoulement du compresseur; c'est-à-dire supprime la pression qui agit sur les pistons 15-15 ou, au contraire, interrompt la commu- nication entre les circuits en question et, par con- @ séquent, fait immédiatement agir la pression sur les pistons précités.
On fait passer la clef d'une position à une autre en lui faisant subir un mouvement de ro- tation dont l'amplitude est égale à un quart de tour.
Lorsque la clef occupe la position pour laquelle les deux circuits intérieurs du compresseur, circuit d'aspiration et circuit de refoulement, communiquent entre eux, l'huile contenue dans le corps 16 peut être refoulée dans le réservoir à
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huile 20, à travers le compresseur 19.
Une clef 25 permet de faire fonctionner un distributeur à quatre voies 24.
Ce dernier communique tout d'abord avec une canalisation générale de circulation d'huile 26 qui vient du compresseur.
Il communique, d'autre part, avec un tube 27 jouant le rôle d'accumulateur de pression dans lequel, lorsque la clef 25 est dans sa position de repos, l'huile arrivant du compresseur par la cana- lisation 26 peut pénétrer et comprimer une réserve d'air enfermée à la partie supérieure dudit tube.
Un clapet de retenue 26' permet à l'huile de se rendre de la canalisation 26 à l'accumulateur 27 à travers le distributeur 24, mais l'empêche de revenir vers le compresseur 19 à travers la canali- sation 26, lorsque le compresseur n'est pas en pres- sion
Le distributeur 24 communique, en outre, avec une canalisation 28 qui le relie à un cylindre 29 dans lequel peut se mouvoir un piston plongeur 30 qui, par l'intermédiaire d'une tige de réglage 31, commande le piston 32 au moyen duquel le métal en fusion est refoulé dans les gravures du moule.
Enfin, ce même distributeur est relié à une canalisation d'évacuation 33 qui revient au ré- servoir à huile 20. Lorsque la clef 25 se trouve dans la position de repos, la canalisation 33 est mise en communication avec la canalisation 28, ce qui permet à l'huile utilisée pour l'injection du métal de revenir au réservoir 20.
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Comme on le voit sur la figure 6, le moule est généralement constitué par deux plaques
34 et 35 dont la première est fixée sur le plateau
13 précité et dont la seconde est reliée, par l'in- termédiaire d'un support à colonnes 36, au chariot
14 indiqué plus haut.
Dans le plateau 13 est pratiqué un trou comportant, à sa partie supérieure, un embrèvement dans lequel vient prendre appui l'épaulement d'un cylindre métallique 37 constituant une armature à l'intérieur de laquelle est aménagée une garniture isolante au point de vue thermique 38 constituée par un produit réfractaire convenable quelconque, des feuilles de mica superposées par exemple, ou un composé de silicate de magnésie "steatite", "isolantite" ou autre.
Dans la partie supérieure du cylindre 37 et dans la garniture réfractaire 38 est creusé un canal cylindrique 39 alésé au même diamètre qu'un canal cylindrique 39' ménagé dans la plaque infé- rieure 34 du moule et destiné à recevoir l'auget ou la capsule 38' à parois minces, en matière iso- lante au point de vue thermique, dans lesquels on verse, au moment du moulage, le métal ou l'alliage en fusion.
Pour réaliser un moulage, on opère comme suit :
La machine étant supposée ouverte, c'est- à-dire le chariot 14, le support 36 et la demi-par- tie supérieure 35 du moule étant remontés dans la position dans laquelle ils sont représentés en poin-
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tillé sur la figure 5 et le compresseur 19 tournant sans fournir de pression, on verse, à l'aide d'un ustensile quelconque, dans l'auget 38' qui se trouve dans la cavité 39 réservée dans la partie inférieure 34 du moule, la quantité voulue de métal ou d'alliage ce dernier ayant été chauffé et fondu dans un creu- set séparé de l'appareil.
La quantité de métal ou d'alliage en fu- sion ainsi versée doit être suffisante pour remplir par suite les gravures du moule et donner la pièce à réaliser, mais, au moment considéré, elle ne doit pas dépasser le bord supérieur du cylindre d'isolant thermique 38.
Une fois introduit, le métal conserve sa chaleur et reste à l'état:liquide pendant un temps plus que suffisant pour la réalisation des opéra- tions qui vont être indiquées.
Le dispositif ayant ainsi été préparé, on fait tourner d'un quart de tour la manette 21
Le compresseur, qui tournait à vide, commence à fournir la pression et, par suite, les deux pistons 15-15 descendent et assurent la fer- meture du moule.
Au moment où la demi-partie supérieure 35 du moule vient buter contre la demi-partie infé- rieure 34, une issue est automatiquement offerte à l'huile sous pression pour lui permettre de se ren- dre, par l'intermédiaire de la canalisation générale 26 au distributeur 24 et, de là, au cylindre accu- mulateur 27 qu'elle arme en y faisant monter la pression jusqu'au niveau de la pression générale que l'on a choisie et que l'on s'est fixée d'avance.
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Au moment où la dite pression est atteinte, le régulateur du compresseur 19 agit automatiquement pour empêcher la pression de dépasser le point voulu.
Il convient de noter que l'armement complet de l'accumulateur 27 n'est nécessaire que lors du premier moulage. Lors des différents moulages succes- sifs suivants, l'opération indiquée ci-dessus et au cours de laquelle le compresseur envoie de l'huile dans l'accumulateur, a'seulement pour but de resti- tuer à ce dernier la quantité d'huile qu'il a dépen- sée pendant l'opération de moulage immédiatement précédente.
Une fois le moule fermé et l'accumulateur armé comme il a été dit ci-dessus, on fait tourner d'un quart de tour la clef 25 du distributeur 24.
On isole ainsi, de cette manière, l'accumulateur 27 de la canalisation générale 26 et oh isole également la canalisation d'évacuation 33, en même temps qu'on met l'accumulateur 27 en communication avec le cy- lindre 29.
Le piston 30 se trouve, par suite, chassé vers le haut et assure l'injection dans le moule du métal en fusion qui séjournait à l'intérieur du cylindre 38, au-dessus de la face supérieure du piston 32.
Ledit métal, poussé par le piston, monte jusqu'à ce qu'il rencontre la partie supérieure 35 du moule et jusqu'à ce que, par l'intermédiaire de lèvres de coulée 41, il pénètre dans les gravures 40 du moule.
Il convient de remarquer que la compression
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du métal en fusion ne se produit qutau moment où les gravures sont pleines et lorsque le piston 32 est engagé dans la cavité 39' ménagée dans la partie inférieure 34 du moule.
Si, maintenant, on ramène la clef 25 du distributeur 24 à sa position précédente, c'est-à- dire à sa position de repos, l'huile qui a pénétré dans le cylindre 29 et qui a provoqué l'injection du métal dans le moule est refoulée vers le distri- buteur 24 et le réservoir 20, simplement sous l'in- fluence du poids de l'ensemble des organes 30,31 et 32.
Pour la position en question de la clef 27 la canalisation 28 se trouve, en effet, en com- munication avec la canalisation 33.
Simultanément, le compresseur qui a conti- nué à fonctionner se trouve mis en communication avec l'accumulateur 27 lequel a perdu une petite partie de sa charge. Il lui restitue donc la quantité d'huile nécessaire pour y ramener la pression,-au niveau de la pression générale.
Bien entendu, dès qutun abaissement se produit dans la pression, le régulateur du compres- seut agit automatiquement de manière à ramener à la valeur voulue la pression générale en question.
Il ne:reste plus, pour effectuer le démou- lage, qu'à ramener la manette 21 à la position ini- tiale. En effet, dès qu'elle s'y trouve, le chariot 14 remonte sous l'action de ressorts de rappel pla- cés dans les cylindres 17'-17', entraînant avec lui
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le support 36,et la demi-partie supérieure 35 du moule qui en sont solidaires.
L'excédent de métal qui a pu subsister entre la face supérieure du piston 32 et la face inférieure de la demi-partie supérieure 35 du moule, excédent de métal qui, à ce moment, est fixé, est entrainé vers le haut exactement comme les pièces qui se sont formées dans les gravures 40 du moule.
Les dites pièces, ainsi que l'excédent de métal en question sont évacués par éjection, selon la façon de procéder habituelle.
La variante de réalisation dont le dispo- sitif particulier de moulage est représenté sur les figures 7 et 8 ne diffère de l'appareil qui vient d'être décrit que par l'aménagement spécial de ce dispositif.
Dans ladite variante de réalisation, l'in- jection, dans les gravures du moule, du métal ou de l'alliage en fusion, est obtenae au moyen d'un piston 42 qui se déplace parallèlement au plan de jonction des deux parties du,moule.
Le dit piston agit en pénétrant à l'inté- rieur d'une cavité 43 ménagée dans la demi-partie inférieure 44 du moule, cavité dans laquelle on a, au début de l'opération et alors que le moule était ouvert, c'est-à-dire alors que les deux demi-parties du moule étaient écartées l'une de l'autre, introduit après avoir mis en place l'auget ou capsule 45, la quantité de métal ou d'alliage en fusion nécessaire pour exécuter les pièces à réaliser.
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L'auget précité, qui ne présente pas de resistance à la déformation, est, bien entendu, dans ce cas comme dans le précédent, écrasé par le piston lors du refoulement du métal et on le change avant chaque opération, mais ce changement n'entraîne aucune perte de temps appréciable.
Il va d'ailleurs bien entendu de soi que l'auget isolant, peut, dans certains cas, être supprimé, la garniture isolante 38 étant suffisante et le piston agissant alors directement sur le métal ou l'alliage en fusion.
La combinaison de capsules ou augets isolants souples avec la garniture isolante complé- mentaire est particulièrement avantageuse dans le cas où l'on veut mouler des métaux dont le point de fusion est très élevé.
Dans la variante de réalisation représen- tée sur les figures 7 et 8, le piston d'injection 42 est rappelé vers l'extérieur après l'injection, au moyen de ressorts de rappel 46 ; ce cas, en effet, le déplacement du piston étant horizontal, on ne peut pas utiliser, pour la course de retour, l'action de la pesanteur.
Il va bien entendu de soi,que les modes de réalisation qui viennent d'être décrits à titre d'exemple et qui sont représentés sur le dessin annexé pourraient être modifiés dans leurs détails d'exécution et pourraient être complétés par tous dispositifs accessoires utiles sans, pour cela, que l'on sorte du domaine de l'invention.