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"PROCEDE ET APPAREIL POUR COULER DES PIECES SOUS L'ACTION. DE. LA FORCE CENTRIFUGE
ET POUR LE REFROIDISSEMENT DE CES PIECES'*.
La présente invention concerne la fonderie et prin- cipalèment un procédé et un appareil pour la production par la force centrif uge de pièces de fonderie annulaires.
Pour produire par la force centrifuge un tuyau moulé, on coule le métal dans un moule rotatif où on le laisse jusqu'à ce qu'il soit suffisamment refroidi pour que l'on puisse le retirer. La force centrifuge créée par la rotation du moule est utilisée pour presser le métal contre la paroi interne de ce moule et obtenir une épaisseur sensi- blement uniforme. Bien que l'on se référera au cours de
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cette description , au coulage de tuyaux métalliques à l'aide de la force centrifuge ,il est bien entendu que l'appplica- tion de l'invention ne se limite pas aux tuyaux.
On utilise en général trois procédés de production de pièces de fonderie à l'aide de la force centrifuge. Dans le premier procédé ,on coule le métal par une extrémité du moule seulement. En manoeuvrant ce moule le métal se répartit longitudinalement dans l'intérieur du moule et la force centrifuge créée par la rotation du moule ,répartit le métal circonférentiellement, Cette répartition plutôt longue du métal est rendue possible par la faible conduc- tibilité thermique du moule. La perte par contact avec le moule de la chaleur du métal fondu est faible ,le métal restant à l'état fluide un temps suffisant pour permettre la répartition mentionnée.
Dans le second procédé ,on coule le métal dans une auge basculante s'étendant sur la longueur du moule et, lorsque l'on retourne cette auge ,le métal est coulé ,sur sensiblement toute la longueur du moule. Les moules utili- sés dans ce procède ont une conductibilité thermique légè- rement supérieure à celle du premier genre de moule men- tionné. La chaleur du métal fondu se dissipe rapidement par contact avec le moule ,au point qu'il est impossible de provoquer un déplacement longitudinal important du mé- tal ,mais pas assez rapidement toutefois pour empêcher la répartition circonférentielleo
Dans le troisième procédé , on coule le métal aans une auge se vidant en bout , auge disposée à l'intérieur du noule et autour de laquelle le moule coulisse.
On peut laisser immobile soit le moule, soit l'auge ,tandis que l'autre élément est déplacé axialement ou bien on peut déplacer les deux. Ce mode opératoire est rendu. nécessaire du fait des
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propriétés calorifiques du moule. La conductibilité thermi- que de la matière du moule est telle que toute répartition importante, du métal. soit longitudinalement,soit circonfé- rentiellement est impossible. Le métal s'écoulant de l'auge dans le moule rotatif se répartit à l'intérieur de ce. moule sous forme de spirale. Le mouvement de rotation est habituellement réglé de façon qu'une partie de la spi- rale ne soit pas solidifiée avant la coulée de la partie suivante..
De cette manière, les parties voisines se réu- nissent et l'on obtient ainsi une pièce d'épaisseur et d'homogénéité sensiblement uniformes. Ce procédé de fa- bricatin est ordinairement préférable , convenant tout par- ticulièremnet pour la coulée des tuyaux à emboîtement. On peut régler de près la quantité de métal déposée en un point quelconque sur la longueur du moule ,et on peut effectuer longitudinalement des modifications dans l'épaisseur du tuyau.
On voit , par ce qui précède , que la capacité d'absorption des moules en ce qui concerne la chaleur du métal fondu varie ,le moule utilisé dans le dernier procédé de moulage centrifuge ayant les qualités d'absorp- tion les plus prononcées. Il est surtout nécessaire de prévoir un dispositif approprié de refroidissement lorsque l'on utilise ce'type de moule. Pour certains types de moules le refroidissement effectué par l'air ambiant est suffisant mais pour les moules à haute conductibilité thermique, il est nécessaire d'utiliser un dispositif de refroidissement en plus du refroidissement par l'air am- biant. En l'absence d'un dispositif convenable de refroi- dissemt, le moule se brûlera après avoir servi pendant une période relativement courte.
Lune des principales sources de dépense dans la fonderie est le remplacement des moules. Une diminution dans la fréquence du remplacement
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des moules évite non seulement une perte de. temps mais procure une économie importante d'argent. La chaleur eat probablement le facteur simple le plus impoxtant dans le moulage des tuyaux par la force centrifuge , et Inadaptation de. moyens efficaces de régler, la chaleur constitue un progrès remar- guable sur les procédés antérieurs. Sans ces moyens de ré- glage , la qualité des produits finis est irrégulière et les prix de revient augmentent.
Bien que l'on se référera, dans; la présente des- cription , l'appareil utilisant le troisième procédé. , et bien que l'invention convienne particulièrement pour être utilisée avec cet appareil ,lorsque les conditions le permettent , elle peut être utilisée pour*d'autres typea d'appareils de moulage par force centrifuge
Les procédés servant jusqu'ici pour le refroidis- sement des moules consistaient à entourer le moule d'une chemise d'eau ou de projeter sur l'extéririeur du moule un agent de refroidissement. Ces. procédés de refroidissement n'ont toutefois pas donné entière satisfaction lorsque l'on s'en est servi pour des appareils- utilisant une auge coulant en bout.
Les procédés anciens, n'ont pas permis, de réaliser les moyens nécessaires pour xêgler le refroidissement du moule sur sa longueur ce qui est particulièrement désira- ble lorsque le métal est déposé, longitudinalement dana le moule.
Les procédés de refroidissement utilisés jusqu'à présent commencent le refroidissement du moule au même mo- ment sur toute sa longueur. La température de tauts partie du moule est proportionnelle au degré de chaleur, auquel cette partie est exposée, et , dans une certaine limïts à la durée ae cette exposition.
Du fait que le métal est déversé. sur la longueur, du moule ,= ce moule reçoit le métal dans sa longueur à des moments différents. , et il en résulte une
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différence dans. la température du moule dans le sens. de la longueur Ainsi qu'il sera démontré. plus loin, un des fac- teurs- déterminant la structure de la pièce finie, est le traitement Ibérique ,ou refroidissement ,auquel elle est soumise. En conséquence ,comme le métal est déversé dans un moule qui n'est pas à une température uniforme sur toute sa longueur. la texture de la pièce doit inévitablement présenter des différences.
Il est vrai qu'un recuit par- fait peut faire* dans. une large mesure ,disparaître ces dif- férences dans, la. pièce, mais ce procédé cause une perte de temps et est coûteux,,
Les procédés anciens, de refroidissement ne sont - pas. parvenus non plus à réaliser des moyens de réglage ap- propriés du refroidissement effectué au cours d'une opéra- tion de coulée ,principalement du refroidissement en dif- férenta points sur la longueur dumoule. Il est souvent désirable de faire varier le degré de refroidissement au cours. d'une opération de coulée et spécialement de le faire: varier sux des parties du moule indépendantes d'autres parties .
Par exemple ,lorsque l'on coule un tuyau à em- boitement ,cet emboîtement comportant ,par unité de lon- gueur, plus de métal que la partie cylindrique du tuyau , demande une plus grande quantité d'eau de refroidissement , tandis que les. galets supportant le moule le refroidissant , il faut moins d'eau de refroidissement à leurs points de contact avec le moule.
On a mentionné plus haut les effets de la chaleur sur la structure d'une pièce de fonderie. La vitesse de refroidissement commande ,entre autres choses ,la graphi- tisation , la structure inter-criatalline et les tensions internes existant dans la pièce finie. Au fur et à mesure que le métal se refroidit , le carbone qui lorsque ce mé- tal est en fusion , eat présent sous la forme de carbure de
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fer , a tendance à passer à l'état de carbone libre ou gra- phite. Etant donné due la solidification empêcha cetta transformation ,et que la solidification se fait au fur et à mesure que la température s'abaisse , il se produit une tendance à s'opposer à la graphitisation.
Cependant , lorsque l'on maintient le métal à une température, détermi- née , la transformation du carbone continue jusquà un état d'équilibre pour cette température.. Il est , somme de juste, évident que ,au fur et à mesure que la température diminue, il faut plus de temps pour arriver à cet état d'équili- bre , par suite de l'augmentation de la. rigidité, du métal.
On peut , par conséquent. en réglant convenablement les procédés de refroidissement obtenir le degré de graphitisa- tion désiré. Ceci n'est une chose à désirer , car la pré- sence du carbone sous forme de carbure de fer , tout en donnant une croûte dure rend ,par là même , la pièce impos- sible à usiner. Dans les opérations: de coulage antérieures , on refroidit le métal si rapidement qu'il se produit à la surface extérieure de la pièce ,une couche de fonte blanche dans laquelle le carbone se trouve à l'état de carbure de fer.
En raison de la présence de cette couche de fonte blanche. , il est nécessaire de soumettre la pièce à un traitement de recuit pour obtenir une pièce finie usibable. L'invention évite , ou au moins diminue , la nécessité d'avoir recours au recuit.
D'une façon générale ,il existe deux.formes de cristaux dans la fonte à l'état solide , ceux connus sous le nom de cristaux alpha apparaissant dans la zone des basses températures , et ceux dénommés cristaux gamme existant aux températures plus élevées Dans lea parties élevées des zones alpha et gamma , la tendance des crie. taux a se réunir est plus prononcée et va en diminuant avec une chute da température de la pièce. Le facteur chaleur-temps intervient
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à nouveau car plus la pièce sera maintenue longtemps à une température. donnéeet plus la réunion des cristaux sera prononças.. La formation de gros cristaux doit être évitas car ils forment des plans de clivage ,ce qui af- faiblit la pièce.
On évite la formation de ces gros, cris- taux- en refroidissant rapidement le métal aux températures élevées des zones des cristaux alpha et garama.
Au fur et à mesure que le métal se refroidit) il se produit dans la section transversale une différence dans le refroidissement et dans. la vitesse de refroidissement.
Ceci est, * pour la plus grande part dû au fait que les couches extérieures du métal coula dans le moule sont en contact avec ce moule et il se produit entre eux un échange rapide de températures. Les couches intérieures du métal ne peuvent pas, transmettre leur chaleur si rapidement. Par suite de ces différences dans le refroidissement dans la section transversale d'une pièce il se produit dans le métal des' tensions de compression et de dilatation. Le métal qui se refroidit le plus rapidement est soumis à des tensions de dilatation par les couches voisines qui sont à une température plus élevée , tandis que les couches les plus chaudes sont comprimées par les couches voisines qui sont plus froides. On présume dans ce cas que toutes les 'couches ont les mêmes, coefficients de dilatation.
Il est possible qu'il existe des coefficients de dilatation li- nécaires différents parmi les différentes couches , ce qui aurait pour résultat soit de diminuer soit d'augmenter les tensions de dilatation dans le métal..
Les tensions qui se produisent ainsi dans une pièce particulière sont inacceptables pour la raison qu'elles di- minuent matériellement la force de cette pièce et que , ,com- me les gros.- cristaux mentionnés plus haut ,elles présentent
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des lignes de clivage dans toute la pièce finie. La présente invention a pour but de régulariser ces tensions- Car en réalisant un procédé de refroidissement susceptible d'être réglé avec précision ,on peut éliminer les différences dans le refroidissement des différentes couches, du métal d'une pièce de fonderie ou tout au moins les. diminuer.
La structure d'un tuyau devrait être déterminée d'après l'usage que l'on fera du tuyau terminé. Des uti- lisations différentes exigent des tuyaux de genres diffé- rents. Le tuyau établi par exemple pour servir sur un pont suspendu , ce qui nécessite de l'élasticité et de la force, ne conviendrait paa pour remplir les conditions imposées à un couloir à charbon ou à cendres, qui demande un métal dur et non suceptible de s'user par frottement. L*inven- tion réalise des moyens de réglage du refroidissement de façon à permettre d'obtenir pour le mite.1à tout degré désiré ,les. différentes qualités mentionnées ci-dessus..
Les appareils antérieurs de moulage n'ont pas réussi à réaliser des moyens permettant d'arriver à ces, résultats importants.
La présente invention a ,en coéquence, pour but la réalisation d'un procédé et d'un appareil permettant de régler exactement le refroidissement d'un moule cnetri- . fuge , et de refroidir certaines parties.. du moule surchoix.
En appliquant l'invention à des. moules, à déplacement axial dans lesquels la pièce eat coulée en apirale.le moule est refroidi progressivement au fur et à mesure que la pièce est coulée..
Sur le dessin annexé qui représente une. forme préférée de réalisation de l'invention :
La fig. 1 eat une vue en élévation de coté de l'appareil suivant l'invention.
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La. fige 2 est une vue en plan prise d' en haut de cet appareil ,avec l'enveloppe du moule en partie enlevée..
La ìg. 3 est une vue de l'extrémité évasée de l'apareil, prise suivant la ligne 3 de la fig.2, en regardant dans: la direction de la flèche.
La fige. 4 eat une vue de l'extrémité opposée de l'appareil, prise suivant la ligne 4 de la fig.2, en regardant dans la direction de la flèche.
La fig. 5 est une vue de l'extrémité évasée prise auivant la ligne 5-5 de la fig. 2, en regardant dans la direction des. flèches.
La fig. 6 est une vue suivant la ligne 6-6 de la fig.2. en regardant dans la direction des flèches.
La fige 7 est une vue suivant la ligne 7-7 de la fige 8 ,en regardant dans la direction des flèches.
La fig. 8 est une vue en plan , prise d'en haut, représentant une partie de l'appareil de refroidissement et du mécanisme accessoire.
La fig. 9 est une vue en perspective représentant le mécanisme de réglage d'une vanne , suivant l'invention.
La fige 10 est une vue détaillée d'une came , représentant son procédé de montage sur un arbre rotatif , et représentant également une variante du contour de la surface de la came,
La fige 11 est une coupe suivant la ligne 11-il de la fig. 10 , en regardant dans la direction des flèches.
La fige la es-t une coupe suivant la ligne 12-12 de la fige 8, en regardant dans la direction des flèches.
La fige 1 représente une enveloppe de moule 1 montée de façon appropriée pour se déplacer longitudinale. ment 'sur une voie 3 fixée ,par des moyens. non représentée sur un élément de support ou plancher.
Se référant aux fige, 5 et 6 , l'enveloppe 1 som-
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porte une pièce de base sensiblement en U , mais pourvue à une extrémité. d'un élément semi-circulaire 4 disposé pour maintenir en position la plaque d'extémité. Des plaques 5 sont montées et fixées sur la pièce de base ± par des boulons 6 , ou autres moyens convenables. Ces plaqyes 5 portent ,soit comme parties intégrantes soit autrement , des tourillons 7. Ces tourillons portent des galets à boudins intérieur et extérieur 9 emboîtant les rails 2.
Bien que l'appareil soit représenté avec quatre galets il est bien entendu que, comme de juste,ce nombre peut varier.
Des brides 11 sont ménagées à la partie supé- rieure de lar pièce de base 1. Ces brides font saillie extérieurement sur les côtés de cette pièce et ,ainsi qu'il sera expliqué au long plus loin l'uns déciles est pourvue sur sa longueur de rainures trnsversales. La partie inférieure de cette pièce de. base . eslégèrement inclinée sur un coté. Sur la longueur de sa partie infé- rieure , le plancher est échancré comme représenté en 13 sur la fig. 5 , ménageant ainsi une ouverture, longitudinale par laquelle tout liquide à l'intérieur de l'enveloppe peut s'écouler.
Comme on le voit sur la fig. 6 des élé- ments de support 14 sont espacés sur la longueur de l'en- veloppe afin de renforcer cette enveloppe à l'emplacement de l'ouverture 13. L'élément 14 est fixé à un coté. de la pièce de base et au plancher par des moyens appropriés non re- présentés. Des brides 15.faisant saillie vers le bas , entourent l'ouverture 13. Ces brides servent de tablier et sont prévues pour empêcher le liquide sortant de l'enveloppe d'éclabousser.
Des brides 16,ménagées sous la. pièce de base , font saillie vers le bas en s'éloignant de cette'pièce. Une crémaillère constituée par un corps 17 et une. denture 18
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s'ajuste dans le canal formé par ces brides. Cette crémail-
1ère est fixée au-dessous de la pièce de base par des moyens convenables , non. représentés , tels que rivets , boulons ou soudure. Des 'blocs 19 sont disposés en dessous du corps 17 de la crémaillère et supportent un tablier 21 protégeant la denture 18 et le mécanisme de commande. Ces blocs 19 sont fixés, de manière appropriée aux brides 16 par des moyens convenables non représentés, et peuvent être retirés lorsque l'on désire remplacer la crémaillère.
On a représenté sur la fig. 4 une roue d'engrenage 22 pourvue de dents 23 s'engrenant avec les dents 18 de la crémaillère . Cette roue 22 est montée , de façon à tourner, en dessous de la voie 2 et est pourvue de moyens de commande appropriés qui ne sont pas représentés sur cette figure.
On fait mouvoir longitudinalement l'appareil en faisant tourner la roue 22 qui s'engrène avec la crémaillère et fait déplacer l'appareil sur la voie.
On a. représenté sur la fig. 5 des tampons 24 constitués par des brides 25 faisant saillie sur le côté de la pièce de base 1 et une plaque de choc 26, ainsi qu'on le voit plus clairement sur la fig. 1 . Ces brides peuvent soit former parties intégrantes de la pièce de base 3 ,soit être fixées à cette pièce par des boulons ,ou autres moyens appropriés.
La partie supérieure de l'enveloppe 1 est consti- tué.e par une plaque partiellement circulaire et formant couvercle ,et par des brides 28 reposant sur les brides 11 de la pièce de base 30 Des boulons 29 traversant les brides 28 et 11 et des écrous 30 assemblent cette partie supérieure, formant couvercle ,et la pièce de base 3. Une extrémité de ce. couvercle est pourvue d'une plateforme destinée à recevoir un moteur approprié. Cette plateforme est constituée par des goussets- 31 faisant saillie vers l'extérieur du couvercle
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27 et au-dessus de la bride 28 , et sur ces goussets 31 on a disposé des plaques de support 32 venues de fonderie avec le couvercle 27,sur lesquelles le moteur est monté.
Bien que les goussets 31 et les plaques 32 soient représentés comme venus de fonderie avec le couvercle 27, il est , comme de juste , bien entendu que ces pièces peuvent être rapportées et fixées sur le couvercle 27 par d'autres moyens convenables.
Les plateformes 33 et 34 représentées sur la fig. l, sont également montées de façon appropriée sur le couver- cle 27 pour recevoir un autre moteur et des engrenages.
On a représente sur les fige. 4 et 6 ,des moyens appropriés ,montés sur la pièce de base 3 ,pour supporter , de façon à ce qu'il puisse tourner ,un moule disposé dans l'intérieur de l'enveloppe, Ces moyens comportent des blocs 35 fixés aux parois latérales de la pièce de base 3 par des boulons et écrous 36, ou autres moyens appropriés. Un palier 37, formant partie intégrante de chaque plaque 35 , sert d'appui aux axes 38 portant les galets 39. Les blocs 35 font saillie sur les côtés de la pièce de base de façon suffisante pour permettre aux galets 39 de tourner entre ces blocs sans toucher les parois latérales de cette pièce de base 3.
On a représenté quatre galets sur le dessin,mais il peut être nécessaire ,dans certains cas , de diminuer le nombre des galets ou de l'augmenter.
Un moule 41 , reposant sur les galets. 39, est re- présenté sur la fig. 6. Comme on le voit sur la fig. 4, , Il' extrémité droite du moule , est pourvue d'un anneau amovible 42 qui y est fixé. Cet anneau empêcha le retour en arrière de toute quantité du métal fondu coulé dans, le moule ,et la forme des borda 43 de cet anneau détermine la forme du bout de la pièce coulée,
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Un écran annulaire amovible 44 est monté sur le moule de façon appropriée par des moyens non représentés , et fait saillie au-dessus d*une partie de l'anneau 42. L'écran 44 empêche 'tout liquide pouvant arriver sur le moule de tom- ber s,ur l'anneau 42 ou sur la partie du moule en contact avec cet anneau.
Ainsi qu'on l'expliquera plus loin, le moule est arrosé par un liquide refroidisseur tendant à diminuer la dilatation du moule causée par l'échange de température avec le métal fondu. Ce métal ,se trouvant en contact avec l'anneau 42,provoque la dilatation de cet anneau également.
En protégeant l'anneau 42 contre l'agent refroidisseur , sa dilatation n'est pas empêchée et il se dilate en conséquence à un degré 'égalsinon supérieur , à celuidumoule. Il se produit ainsi un joint serré entre le moule et l'anneau ,sana interstices dans lesquels le métal fondu pourrait s'introduire et former des 'bavures sur la pièce terminée. On s'est trouvé jusqu.ici considérablement, gêné par la formation de ces bavu- res qui ont entraîné ,pour les faire disparattre , un tra- vail supplémentaire sur la pièceo
On a représenté , sur la fig. 3 , le moule pourvu d'une partie évasée ou cloche 45.
La forme de cette partie détermine comme' de juste la forme de la pièce de fonderie finie et ,ainsi qu'ila été mentionné plus haut , on peut dans certains cas ,substituer à ce moule à extrémité évasée, un moule à extrémité droite. Une cavité 46 est ménagée à l'intérieur de cet évasement afin de recevoir un noyau de tête non représenté Ce noyau remplit , en général ,le même but que l'anneau 42 disposé à l'extrémité droite du
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moule c'est-à-dire qu'il empêche le métal fondu de sortit du moule et participe à la conformation du tuyau. L'exté- rieur de cette partie évasée est pourvue de figlets 47 sur lesquels se visse une couronne dentée 48.
Le couvercle 27 est pourvu d'une fente-49 , voisine de la partie évasée et '..ménagée en haut de ce couvercle, et dans laquelle est logée une roue d'engrenage intermédiaire 51.
Un carter d'engrenages 53 est monté sur le couvercle au moyen de boulons et d'écroua 52,comme représenté sur la fig. 5. Des plaques 54 , fixées sur. le carter d'engrenages 53 par des boulons. 54' forme des paliers 55 pour l'arbre 56 sur lequel est montée la roue dentée 51.
Un autre carter d'engrenagea 57.dispose. sur le haut du carter. 53 ,renferme une roue 58 'sengranant avec la. roue intermédiaire 51. Une plaque 59 , montée sur le. oar- ter 57,est pourvue d'un palier 61 pour un arbre d'induit 62 sur lequel est clavetée la roue 58. On remarauera,sur la fig. 5 , que la plaque arrière 54 se prolonge au-dessus. du carter 57 ainsi que du carter 53 et en plus forme palier pour l'arbre 62,
Bien que l'on ait représenté schématiquement un moteur électrique 63 d'un type conventionnel on peut utiliser ,dans certaina cas d'autres, types de moteurs..
Le moteur 63 est fixé à la plaque de la plateforme 32. déjà décrite ,par aes boulons, et écroua 64. @ Ce moteur et ce train d'engrenages- font tourner le moule 41. on obtient par l'utilisation de la roue intermédiaire de ce train , une réduction de vitesse convenable des engrenagea et la rotation du moule dana le même sens- que l'arbre de l'in- duit.
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Lorsque 1*on. met le moteur 63 en marche,le moule tourne , supporté par les galets 39, La rotation du moule crée dans Son voisinage un enveloppement rotatif d'air , ou d'un autre ga. Cet enveloppement en l'absence de mocyns convenables: , gênerait l'arrosage du moule, car un liquide ou un gaz que lion pourrait diriger sur le moule serait accroché. par- cet enveloppement rotatif et serait rejeté par la force centrifuge créée , ou bien atteindrait le moule en un point autre que celui vers lequel il était dirigé , On a prévu dans 1.appareil pour éviter cet inconvénient , une chicane établie de façon à disperser toute couche de gaz. que pourrait produire la rotation du moteur.
Sur. les éléments 14 et sur le côté opposé du dessous- de la plaque de base 1 on a monté des pieds 65.
Ces pieds , fixés par des moyens appropriés tels que soudure, boulons ou rivets ,sont pourvus de bras de support 66 dont les extrémités sont repliées comme en 67 . Une plaque 68. disposée entre les bras 67 ,s'étend sur la longueur du moule et prend la forme de ce moule. Corme on le voit sur la fig.
3 la configuration de la plaq,ue 68 correspond à celle de l'extérieur de la partie évasée du moule. On laisse un petit espace 69 entre le moule et la plaque 68 en vue de compenser les petites irrégularités du moule, Les moyens de support de la plaque 68 sont espacés sur la longueur de cette plaque.
Comme on le voit sur la fig. 5 , une plaque d'ex- trémité 71 du c8té évasé , est montée sur la partie formant le corps de l'enveloppe , à laquelle elle est fixée par des boulons 72. Cette plaque d'extrémité est pourvue d'une ou- verture circulaire 73 d'un diamètre légèrement supérieur à celui de la partie évasée du moule. Cette plaque est des= tinée à empêcher l'introduction de saletés , ou autres subs- tances étrangères ,dans l'enveloppe où elles pourraient
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gêner le fonctionnement du mécanisme.
Le couvercle 27 est pourvu , à son extrémité. évasée , d'une bride 74 qui a la même forme que la partie supérieure de la plaque d'extrémité 71, Une saillie 75, renfermant un palier 26 qui sera décrit plus bas ,est fixé à cette bxide.
Sur les figs. 1 et 4 ,1''extrémité unie du cou- vercle 27 est pourvue d'une bride 77 portée par un bloc 78 monté sur la plaque du couvercle. La bride 77 est pourvue d'un palier 79.
Une plaque 81 est montée sur l'extrémité unie de l'enveloppe ,et est pourvue d'une ouverture circulaire un peu plus grande que l'extrémité droite du moule. La plaque 81 ,voisine de l'ouverture , es.t incurvée vers. l'intérieur, conne représenté en 82, de façon que cette plaque entoure l'anneau 44 de l'extrémité, droite du moule. Cette plaque 81 empêche l'eau qui pourrait tomber sur le moule de pro- duire des éclaboussures ou de sortir de l'envelope.
On a représenté un tablier- 83 forint partie in- tégrante de la plaque 81,disposé pour recueillir le métal fondu pouvant s'écouler de l'extrémité, d'une auge coulant le métal et recueillant également tout métal projeté en dehors du moule. Le tablier 82 forme un canal 84 incliné. vera l'un des cotés de l'appareil et dans lequel le métal peut s'écouler dans une gouttière ou dans, un autre récipient des- tiné à recueillir ce métal perdu. Le tablier est supporté. par des montants 85 placés sur une plateforme 86 allant de la plaque de base 3 au-delà de l'enveloppe du moule. On re- marquera sur la fig. 4 que la crémaillère va également au- delà de l'extrémité de l'enveloppe du moule.
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On a représenté sur la Fig. 1 un tuyau 87 disposé le long du cote de l'enveloppe et fermé à une extrémité, comme représenté en 88, sur la Fig. 5. L'extrémité opposée du tuyau 87 est raccordée à une partie coudée 89 par un joint *la Cette partie coudée 89 se prolonge vers le bas et, au moyen du joint 92, est raccordée de façon étanche, à un tuyau 93, comme représenté sur la Fig. 1. Ce tuyau 93 pénètre dans un tuyau, non représenté, monté fixe par rap- port aux rails 2. Un presse-étoupe étanche, également non représentée est monté de façon à permettre le déplacement du tuyau 93, à l'intéreiur du tuyau fixe et, en même temps, à empêcher toute fuite résultant de ce déplacement.
On peut, 'en conséquence, fournir à tout moment de l'eau au tuyau 87, au fur et à mesure du déplacement de l'appareil sur les rails 2. Comme.représenté sur la Fig. 2, le tuyau 87 est pourvu sur .sa longueur de raccords de sortie 94.
Sur les Fig. 7 et 8, des vannes 95 sont convena- blement vissées sur les sorties 94, ou y sont raccordées de manière étanche, par d'autres moyens appropriés. Ces vannes sont constituées par un corps 96 dont le haut 97 est amovi- ble pour permettre les répa-rations et les réglages spéciaux.
Une tige 98 à mouvement de va-et-vient fait saillie, à tra- vers un joint étanche, sur le dessous du corps de vanne 96 et traverse une fente 99 pratiquée dans la traverse 101 d'un étrier. La tige 98 est' maintenue en contact avec la traverse 101 àu moyen d'un ressort, non représenté, disposé à l'inté- rieur de la vanne. La traverse de l'étrier est supportée par des tiges,102 fixées, de façon à pouvoir pivoter, sur une aile 103 d'une cornière. L'extrémité inférieure des tiges 102 est filetée et porte des écrous 104. La plaque 101, qui est pourvue d'ouvertures traversées par les bras 102, est montée sur les barres et l'on visse les écrous 105 sur la
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tige. Les écrous 104 et 105 fixent la plaque 102 en position.
On peut effectuer le réglage de la vanne en montant ou en abaissant la traverse 101 sur les supporta 102. Un boulon ou un rivet 106 traverse l'extrémité supérieure des tiges 102 et le bras 103, formant une charnière pour' ces éLéments.
Une plaque 108 est montée sur la bride 28 du cou- vercle de l'enveloppe au moyen de boulons et écrous 107. Le haut de cetteplaque forme deux branches, comme en 109. La barre d'angle, à l'angle du bras 103 et d'un autre bras 111, est articulée dans une cavité de la plaque 108. L'élément d'angle est maintenu en position par un boulon 112 et une rondelle 113. Le boulon 112 traverse l'élément 108 et l'é- lément d'angle, constituant un pivot autour duquel peuvent tourner les bras 103 et 111.
Une pièce angulaire 115 est fixée au bras 111 par des écrous et boulons 114, Cette pièce est pourvue d'une saillie 116 se mettant en contact avec la surface d'une came.
On peut, au mo'yen des boulons et écrous 114, retirer l'élé- ment 115 et introduire des coins entre le bras 111 et cet élément 115. La présence de ces cales fait varier l'angle de la barre 111 qui fait elle-même varier le réglage de la vanne. L'élément 116 appuie sur une came rotative 117 mon- tée sur un arbre 118, et est maintenu en contact avec cette came par un ressort 128 disposé entre les oreilles 127 et 129 de l'élément 111 et le couvercle 27 respectivement. En accord avec les oscillations de l'aile de la cornière sur son pivot, le bras 103 monte ou descend. Le mouvement du bras 103 affecte la position des tiges 102 qui, à leur tour, règlent la vanne. Lorsque l'élément 115 se déplace dans la direction du couvercle 27 de l'enveloppe, l'étrier monte et la vanne s'ouvre.
Lorsque l'on éloigne cet élément 115 de l'enveloppe, le bras 103 s'abaisse et l'étrier' descend et
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ferme la vanne.
Comme on le voit sur la Fig. 10, la came 117 est du type fendu et est pourvue d'épaulements annulaires 119.
Ces épaulements sont rainures, comme représenté en 121 sur la Fig. Il et des rubans de fils 122, torsadés comme en 123, sont maintenus en position par les rainures 121. Ces rubans, lorsqu'ils sont serrés et torsadés, maintiennent assemblées les deux parties de la came. Les cames sont montées sur un arbre 118 dans des rainures circulaires formant des épaule- ments 124 qui évitent tout déplacement longitudinal de la came sur l'arbre. Une goupille en saillie 125, emboîtée dans la rainure de l'arbre, s'ajuste dans une ouverture 126 pra- tiquée dans une des parties de la came. Cette ouverture 126 a les mêmes dimensions que la partie en saillie de la gou- pille et empêche toute rotation de cette partie de la came sur l'arbre 118.
On peut, en conséquence, monter facilement une came sur l'arbre en disposant dans une rainure circulai- re de l'arbre la partie de la came pourvue de l'ouverture 126 et en ajustant cette ouverture 126 sur la goupille 125, On peut-alors mettre en place l'autre partie de la came, ajuster les fils 122 dans les rainures 121, et les torsader.
Cette disposition permet de remplacer les cames, rapidement et facilement et empêche tout mouvement relatif de la came sur l'arbre,
En se référant à la Fig. 2, on remarque que les vannes et leur mécanisme accessoire qui viennent d'être dé- crits, sont disposés sur la longueur de l'enveloppe du moule.
L'arbre Ils est disposé également sur toutela longueur de cette enveloppe et est porté par des paliers 131, de pré- férence du type fendu, montés sur le couvercle 27 au moyen des boulons 132 et écrous 133. Ces paliers sont disposés, le long de l'arbre, à la distance voulue pour le supporter
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efficacement, Les extrémités de l'arbre 118 -sont montées .dans les paliers de bout 76 et 79.décrits plus haut,
On a représenté, sur la Fig. 2, un carter d'en- grenages 134, de type conventionnel, fixé de façon appro- priée sur le couvercle 27 par un élément 135 représenté sur la Fig. 1. Ce carter d'engrenages 134.renferme des roues dentées transmettant le mouvement d'un arbre 136 à un arbre 118.
Cet arbre 136 est également supporté par un palier 137.
On a claveté, à l'extrémité de l'arbre 136. une roue d'an- gle 138 s'enranant dans une autre roue d'angle 139 montée sur un arbre 141, Cet arbre 141 pénètre dans un réducteur de vitesse 142 monté de façon appropriée sur une plateforme 34. la commande de ce réducteur de vitesse 142 comporte un arbre 143 accouplé, à l'intérieur de ce réducteur de vites- se 142, avec l'arbre 141, L'arbre 143 est réuni à l'arbre 144 de l'induit d'un moteur 145, au moyen d'un manchon 146.
Ce moteur 145 est monté sur la platefoxme 33 et fournit la force motrice faisant tourner l'arbre 118. La vitesse, par l'intermédiaire du réducteur de vitesse 142, est fortement réduite afin de donner à l'arbre 118 une vitesse convenable.
Un interrupteur automatique 147 est monté sur l'arbre et est relié au moteur 145 par un fil 148, Cet interrupteur 147 est de type conventionnel et est susceptible de réglage, de tel- le sorte qu'on peut le disposer pour arrêter le moteur 145 à tout moment voulu pendant la rotation de l'arbre-118. Lors- que l'on met en marche le moteur 145, l'arbre 118 est enroî- né et, par l'intermédiaire des cames et de leur mécanisme accessoire, fait fonctionner les vannes 95
Des tuyaux 149, vissés dans les extrémités de sor- tie des vannes 95, sont raccordés à des boîtes étanches 150.
Ces tuyaux 149 passent par les canaux, mentionnés plus haut, pratiqués dans les brides 11 et 23, représentas par les li-
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gnes pointillées 151. et sont supportés par les brides, Les bottes 150 portent contre l'intérieur de l'enveloppe du mou- le, comme représenté sur la Fig. 7.
Sur la Fig. 8, ces boîtes 150 sont pourvues de cinq orifices 152 dans lesquels sont raccordés des tuyaux 153. 154, 155, 156 et 157. Ces tuyaux sont fixés de façon étanche sur la boîte 150 au moyen de garnitures 158 et 159.
Ainsi qu'on le voit sur les Fig. 7 et 9, la longueur des tuyaux 153 à 157 varie, dépendant de l'arc décrit le long du couvercle 27. Comme représenté sur la Fig. 7, chaque tuyau est muni d'un coude 161 le raccordant à un tuyau 162 muni également d'un coude 163. Vissés dans les'coudes 163, les tuyaux 164a, 164b, 164c, 164d et 164e sont disposés dans la longueur du moule et sont alimentés par les tuyaux.
153, 154, 155, 156 et 157 respectivement, L'extrémité des tuyaux 164a à 164e opposée au coude 163 est fermée, comme en 165 sur la Fig. 12, et ces tuyaux sont pourvus d'orifi- ces 166 écartés l'un de 1 autre sur la longueur de ces tuyaux et servant à distribuer un fluide sur le moule.
On remarquera, sur la Fig. 7, que les tuyaux 153 et 157 décrivent en général un demi-cercle et épousent gros- sièrement la forme du moule. On remarquera en outre, sur cette même figure, que les orifices 166 sont disposés ra- dialement par rapport au même point qui est le centre du moule. De cette façon, un courant de fluide est dispersé radialement sur la circonférence du moule, comme représenté en 167 sur-la Fig. 6.
On voit sur la Fig. 7 un support 168 qui est monté sur. la paroi de la pièce de base 3 opposée à la paroi sur laquelle les boîtes 150'sont montées. Cet élément est fixé à la paroi par un écrou et boulon 169, et' le bras libre de ce support est pourvu d'une ouverture recevant le tuyau 157
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qu'il supporte. Des écrous 171 sont vissés sur le tuyau 157 et le fixent solidement sur le support. Le tuyau lui- même peut arriver jusqu'au support, ou bien la- partie al- lent au-delà d'un T 172 qui, dans le cas de ce tuyau, rem- place le coude 161, peut être une tige pleine.
Dans le cas où c'est le tuyau lui-même qui va jusqu'au support, il est comme de juste, nécessaire de fermer l'extrémité de ce tuyau mais si c'est une tige qui est placée au-delà du T, l'intro- duction de cette tige dans le joint suffit poux éviter les. fuites.
En se référant plus particulièrement à la Fig. 8, on ramarque que les tuyaux 164a à 164e sont de longueur uni- ferme mans que, en raison de la position des divers tuyaux 153 à 157 sur la boîte 150, ils ne sont pas sur un même plan.
De la sorte, certains des tuyaux 164a à 164e recouvrent. les autres sur une partie de leur longueur, et recouvrent également, sur le reste de leur longueur, les tuyaux cor- respondante venant d'une autre boîte 150. Afin de permet- tre de mieux comprendre l'invention, l'on a affecté d'un accent les tuyaux 153 à 157 et 164a à 164e raccordés à l'au- tre boîte 150 représentée sur la Fig. 8, On observera que, par exemple, lorsque les deux vannes 95 sont ouvertes, le tuyau 164a recouvre les tuyaux 164b, 164c, 164d et 164e et est lui-même recouvert, par exemple, par les tuyaux 164b" à 164e" . Le tuyau 164b recouvre, sur une partie de sa lon- geur, les tuyaux 164a, 164c, 164d, 164e, 164a' et 164c" à 164e".
En raison des positions des ouvertures 166 dans les tuyaux 164, les tuyaux correspondants des différentes boîtes 150 ne se recouvrent pas les uns les autres.
On remarquera ainsi que le jeu de tuyaux d'une boîte se trouve recouvert par le jeu de tuyaux des deux boîtes voisines, et que le refroidissement du moule sur sa
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longueur progresse uniformément plutôt que par changements brusques s'ajoutant. Cette disposition a une très grande importance si l'on considère les différentes vitesses de refroidissement dans chaque section pendant un temps donné,
Afin d'obtenir un effet de refroidissement pro- gressif, les cames 117 sont disposées sur l'arbre 118 avec un décalage sur l'arbre, de façon que les points de leur surface par lesquels elles commencent à agir, soient espa- cés sur la circonférence de l'arbre. De cette façon les différentes vannes 95 s'ouvrent à des momentsdifférents et, de même, se feraient à des moments différents.
Par exem- ple, en supposant que la coulée se faiten commençant par l'extrémité évasée du moule, la vanne la plus voisine de cette extrémité est ouverte la première, et les autrcs van- nes ,sont ouvertes en succession dans la direction de l'au- tre extrémité du moule. Par suite de la configuration des surfaces des cames, il se produit une diminution constante dans le fonctionnement des vannes déjà en fonctionnement et, d'autre part, il y a un nombre plus grand de vannes entrant en fonctionnement. Le résultat de tout ce qui précède est qu'il se produit un refroidissement variant progressivement sur la longueur du moule et sans changements, brusques dans la vitesse lorsque toutes les cames ont les marnes contours.
Ce refroidissement est de grande importance et, en modifiant la surface des cames, on peut obtenir la vitesse de refroi- dissement désirée soit sur une partie de la pièce, soit sur l'ensemble de la pièce. Ai.nsi qu'on l'a signalé dans la pre- mière partie de la description, la vitesse de refroidissement détermine la structure de la pièce de fonderie finie.
D'après ce qui précède, le fonctionnement de l'ap- pareil suivant l'invention est facile à comprendre. Dans le type d'appareil décrit ici, l'auge qui coule le métal dans
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le moule est habituellement fixe. Au commencement de l'opé- ration, cette auge, pénétrant par l'extrémité droite du tube, arrive à une faible distance de la face intérieure du noyau de tête qui, comme mentionné plus haut, est intro- duit dans l'extrémité évasée du moule. Pour faire cette opé- ration, on déplace vers la gauche l'appareil représenté sur la Fig. 1 jusqu'à ce que l'extrémité de l'auge se trouve dans la position désirée. Comme mentionné, plus haut, on ob- tient ce déplacement de l'appareil sur la voie 2 en faisant tourner la roue 22 s'engrenant avec la crémaillère 18.
On 1;:et alors en marche le moteur 63 qui, par l'intermédiaire des engrenages 58, 51 et 48 fait tourner le moule.
On introduit dans l'auge le métal fondu qui de là s'ecoule dans l'extrémité évasée du moule, Au moment où l'on commence à couler le métal dans le moule, on met en marche lemoteur qui actionne l'engrenage 22 et lemoule commence à se déplacer sur la voie 2 vers la droite. La vitesse de ce déplacement varie suivant les circonstances, et peut va- rier au cours d'une opération, car il est quelquefois néces- saire que la vitesse du mouvement axial soit différente, au moment où le métal est coulé dans la partie évasée du moule, de celle nécessaire au moment où le métal est coulé dans la partie cylindrique du moule.
Au moment où l'on commence à couler le métal dans le moule, on met également en marche le moteur 145. Un dé- marreur commun peut servir pour le moteur 145 et pour le moteur commandant l'engrenage 22. Le moteur 145 fait tour- ner l'arbre 118 en synchronisme avec le déplacement longi- tudinal du moule et, par suite, les cames montées sur cet arbre.
La came placée à l'extrémité de l'arbre voisine de la partie évasée du moule doit être dans la position de la came représentée sur la Fig. 7, c'est-à-dire dans une posi-
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tion telle que la moindre rotation de l'arbre fasse tomber l'élément 116 au niveau plus bas sur la surface de la came et ouvre ainsi la vanne en grand, Les tuyaux de la boîte 150 la plus rapprochée de l'extrémité évasée du moule, ré- partissent alors sur lemoule une nappe épaisse de l'agent refroidisseur,
Pendant tout ce temps, le moule, comme de .juste, est entraîné rotativement et se déplace en même temps le long de la voie, si bien que l'auge qui est fixe fait cour ler le métal fondu en des points différents sur la longueur du moule.
L'arbre 118 tourne également, ce qui implique que . les cames tournent. ±'instant précédant le moment où le mé- tal s'écoule dans la partie du moule commandée par les tuyaux provenant de la boîte 150 voisine, la came de cette boîte se trouve dans la position de celle représentée sur la Fig. 7, La première came mentionnée a tourné et est en train de fer- mer la vanne qu"elle commande. Sur un nouveau déplacement rotatif .faible de la seconde came, 1. élément 111 est attiré, dans la partie la plus basse de la surface de la came, et sa vanne est ouverte en grand.
De cette façon, le métal est coulé sur la longueur du moule et le débit des sections en cours d'opération décroit tandis que le nombre des sections en cours d'opération augmente progressivement. La rotation de l'arbre 118 doit, comme de juste, être synchronisée avec le déplacement de l'appareil sur la voie de façon qu'il exis- teun rapport déterminé entre lemoment où lemétal estcoulé dans une section du moule, et le moment où commence le re- froidissement de cette section.
La came représentée sur la Fig. 7 est établie de façon à ouvrir rapidement sa vanne et à la refermer ensuite progressivement en parcourant un arc de fermeture de 180 , soit la moitié d'un tour complet de l'arbre; sa surface est
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ensuite concentrique à cet arbre 118 si bien. que, lorsque ce dernier a fait la moitié d'un tour, la première came coupe l'eau arrivant par.sa vanne et tout nouveau tour de l'arbre n'aplus d'action sur le fonctionnement de la vanne.
Lorsque l'arbre a effectué un tour complet et lorsque la première came est dans la position représentée sur la Fig.
7, toutes les vannes se trouvent fermées, Ce type de came est très utile pour les travaux d'étude au bien lorsque l'on doit faire varier les conditions de refroidissement, pour la raison que, en faisant monter ou descendre la tra- verse 101 sur les tiges 102 (Fig. 9), on peut faire fermer les vannes à tout point de l'arc de fermeture. La vanne, lorsque l'an n'utilise qu'une faible partie de l'arc, ne s'ou- vre pas autant que lorsque l'on utilise-une plus grande lon- gueur de cet arc de fermeture, mais on peut régl.er l'inten- sité de la projection en agissant sur la pression de l'eau dans la culotte 87.
Dans la disposition représentée, l'arbre 118 ef- fectue la moitié d'un tour complet dans le temps utilisé à couler le métal sur la longueur du moule, autrement dit, la durée de l'opération de coulée est l'intervalle de temps s'é- coulant entre l'ouverture de la première vanne et celle de la dernière vanne, le décalage étant de 180 . Ceci est connu sous le nom d'arc de coulée. Lorsque l'arbre a effectué un tour complet, l'interrupteur 147 arrête le moteur 145 et tou- tes les opérations de refroidissement du moule et de la pièce cessent. On peut alors retirer cette pièce du moule par des moyens appropriés, et l'appareil est ramené à la position voulue pour commencer une nouvelle opération de coulée.
Il n'est pas essentiel que l'arc de coulée ait 180 .
Il peut être inférieur, niais ne doit pas être supérieur à 180 lorsque les cames sont toutes analogues les unes aux autres. La dernière came, c'est-à-drie la plus proche de
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l'extrémité droite du moule, doit tourner en position de fermeture pendant que les autres cames ouvrent leurs van- nes respectives. La longueur de l'arc de fermeture est évi- demment égale à celle de l'arc de coulée, si bien que 180 constituent une limite. Si l'arc de coulée est supérieur à 180 , la première vanne se trouvera ouverte à nouveau avant que la dernière vanne ne soit fermée.
En faisant varier les surfaces des cames, on pourra modifier les vitesses de refroidissement. On peut, par exemple, désirer refroidir lemétal fondu rapidement jusqu'à son point de solidification, puis la pièce lente- ment pour traverser les zones critiques.Ainsi qu'on l'a fait remarquer plus haut, ce procédé facilite la graphiti- sation du carbone et tend à éviter les tensions intérieures créées par un refroidissement non uniforme dans la section transversale du tuyau. Le produit ne nécessite pas de re- cuit, ou au plus un faible recuit, et convient admirable- ment dans la pluart des cas.
Si l'on désire au contraire obtenir un tuyau résistant à l'usure par frottement, et dans lequel la-force n'a qu'une importance relative, on peut réa- liser un refroidissement rapide en modifiant la surface de la came de façon qu'elle reste sensiblement concentrique à son arbre pendant le temps que met le métal à se refroidir en traversant les zones critiques, la vitesse de refroidie- sement n'ayant pas ensuite une grande importance. On peut également établir les cames de façon à n'admettre l'eau qu'au moment où l'on coule le métal et à l'arrêter ensuite de façon qu'une zone de refroidissement suive la coulée du métal: La Fig. 10 représente une came de ce genre.
En résumé, on peut obtenir le procédé de refroidissement désiré en éta- blissant des cames ouvrant et fermant leurs vannes respecti- ves aux moments désirés. Ainsi qu'on l'a signalé plus haut,
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le montage des cames sur l'arbre 118 est tel que leur rem- placement ou leur modification peuvent être effectués faci- lement.
Les avantages de l'invention sont manifestes. On réalise un appareil de coulée 'ne nécessitant pour son fonc- tionnement, qu'une main-d'oeuvre réduite, donnant des résul- tats précis, et dont les produits peuvent être déterminés d'avance avec certitude. On remarquera que la pièce est non seulement refroidie sur toute sa longueur, mais que l'on peut faire varier le refroidissement sur toute section lon- gitudinale particulière. Ainsi qu'on l'a signalé plus haut, ce point est de toute première importance, du fait qu'il donne l'assurance que toute section longitudinale de la pièce finie a été soumise au même degré de refroidissement que toutes les autres, et que l'on a ainsi produit une pièce de structure uniforme.
Comme mentionne plus haut, les procé- dés de refroidissement utilisés jusqu'à présent, soumettent l'enveloppas, des vitesses de refroidissement différentes et donnent, comme résultat, des produits de texture non uni- forme.