<Desc/Clms Page number 1>
Procédé et dispositif pour la coulée de moules métalliques.
La présente invention se rapporte au moulage de moules métalliques en une pièce, destinés à la coulée de saumons plats de cuivre suivant le procédé exposé dans le brevet n . 358.140; l'invention se rapporte particulière- ment à la fabrication de moules construits suivant le bre- vet 369.221 où la cavité de moulage contient un noyau et surtout à la fabrication de moules en cuivre.
Pour de nom- breuses raisons il est préférable de couler de pareils mou- les en cuivre autour d'un noyau correspondant à la cavité centrale de coulée du moule; mais au cours du moulage on se
<Desc/Clms Page number 2>
heurte à de grandes difficultés par suite de la tendance du cuivre coulé de se contracter autour du noyau en donnant naissance à des fissures qui, en atteignant les conduits à eau forés plus tard dans les parois du moule, causent des fuites qui rendent dangereux l'emploi des moules à cause de la possibilité d'explosion.
Cette tendance à la fissura- tion est dûe à ce que pendant le refroidissement et après la solidification apparente, mais avant la solidification défini- tive, le cuivre fondu passe par un état plastique dans lequel sa cohésion est si faible qu'il ne résiste pas aux tensions résultant de la contraction autour d'un noyau indéformable.
Cette difficulté est surmontée par la présente invention sui- vant laquelle le moulage du moule s'effectue autour d'un noyau de construction spéciale cédant aux déformations, connue décrit ci-dessous.
Une forme appropriée de réalisation est représentée à titre d'exemple sur le dessin annexé, sur lequel:
Fig. 1 est une coupe horizontale du moule prêt à la coulée;
Fig. 2 est une coupe verticale suivant l'axe trans- versal de ce moule;
Fig. 3 est une coupe axiale longitudinale.
Fig. 4 est une vue en perspective d'un noyau en tôle.
Fig. 5 est, à plus grande échelle, un fragment de la Fig. l, représentant un détail de construction.
Fig. 6 est une vue en perspective d'un cadre renver- sé destiné à supporter le noyau.
Sur le dessin, A désigne le moule extérieur servant à la coulée du futur moule à noyau, et B désigne le noyau.
C est le fond du moule A. D'après le dessin, le moule A est
<Desc/Clms Page number 3>
formé de plaques latérales opposées a,a et de plaques fron- tales b.b Ces plaques sont assemblées de toute façon appro- priée, de préférence au moyen de bandes ou de feuillards entou- rant extérieurement le moule et tendus au moyen de coins ou autrement; on peut évidemment employer tout autre dispositif pour assembler les éléments ou les parties du moule extérieur.
Le fond C peut également être fixé de toute façon appropriée; dans le cas d'un moule suffisamment lourd le poids de celui- ci peut servir à maintenir le fond en place. Le noyau est main- tenu à sa place à l'intérieur du moule de toute façon appro- priée.
Comme le montre la Fig. 4,le noyau B est formé d'un corps creux en tôle, au lieu d'être comme jusqu'à présent une pièce coulée pleine dans laquelle sont ménagés ou forés des conduits pour la circulation d'eau. Le métal employé est de préférence du cuivre, sous forme de tôles ou de minces pla- ques. L'épaisseur de celles-ci peut varier, mais les épais- seurs comprises entre 1,6 et 3,2 mm constituent une gamme appropriée Le sommet et le fond du noyau sont de préférence ouverts, les tôles ou plaques métalliques ±, ± étant pliées de façon à constituer les parois latérales et frontales du noyau.
La meilleure construction consiste à former le noyau de deux tôles ou plaques repliées à leurs extrémités, ces parties pliées d,d étant solidement rivées par deux rangées de rivets, comme le montrent clairement les Figs. 1 et 4. Bien que les plaques constituant les parois latérales puissent ê- tre planes, il est avantageux de les onduler pour faciliter leur extension lorsque les plaques s'échauffent pendant la coulée, en évitant ainsi des déformations du noyau. Cette partie ondulée est représentée en e, e . La partie ondulée
<Desc/Clms Page number 4>
peut s'étendre sur toute la paroi latérale, mais il est préférable de la limiter à la partie médiane comme le mon- trent les Figs. 1 et 4, en laissant des bandesnon ondulées f,f près des arêtes du noyau.
Afin de mieux éviter des dé- formations du noyau, il est utile d'en relier les faces oppo- sées par des entretoises g,g convenablement espacées et faites de tringles en cuivre traversant le noyau, les extré- mités des entretoises passant par des trous des tôles et étant aplaties comme des rivets. (Voir Fig. 5).
Le noyau creux ainsi construit est mis en place dans le moule A, puis remplis de matière solide, bonne con- ductrice de la chaleur. Le rôle de cette matière de reraplis- sage est double: premièrement, elle renforce le mince noyau creux et l'empêche d'être écrasé par la pression du métal cou- lé autour de lui, ce qui l'affaiblit par suite de l'échauffe- ment; deuxièmement, la matière de remplissage évacue la cha- leur du noyau fait de tôles en empêchant ainsi sa fusion. A l'intérieur de la matière de remplissage se forment des in- terstices dans lesquels est emprisonné de l'air ou un autre gaz ou fluide servant au refroidissement. Les meilleurs résul- tats sont obtenus avec du métal, de préférence avec du cuivre, à l'état divisé, par exemple sous forme de copeaux, de sciures, de rognures ou d'autres particules analogues.
Le remplissage est assez fortement tassé pour constituer un support suffi- sant pour les parois du noyau.
Afin de refroidir efficacement le noyau, il est important de le munir à l'intérieur d'un dispositif réfri- gérant, de préférence d'un serpentin à circulation d'eau. Ce serpentin de refroidissement, désigné par F sur le dessin, est préférablement introduit par en haut et mis en place avant
<Desc/Clms Page number 5>
l'introduction du remplissage D. Le serpentin est fait de préférence d'un tube coudé et contrecoudé, comme le montre la Fig. 3, et les entretoises g, g sont disposées de façon à ne pas gêner par leur présence l'introduction du serpentin après la mise en place du noyau creux dans le moule extérieur.
Une rapide circulation d'eau est maintenue dans le serpentin pendant la coulée; on a obtenu de bons résultats avec une pression de 2 à 4 kg/cm et une température de 88 à 99 C. Il est préférable de faire le serpentin en tubes de cuivre, bien que des tubes en fer ou en acier puissent être employés.
Avec un tel noyau refroidi à l'eau, le procédé consiste à placer le corps creux en tôle de cuivre (enduit comme d'habitude, de noir animal) dans le moule, en le main- tenant provisoirement par des moyens appropriés, par exemple par des cales; ensuite on descend le serpentin dans le noyau creux, on le fixe bien en place et on introduit la matière de remplissage en la bourrant soigneusement pour remplir l'espace autour du serpentin et dans le noyau creux de façon aussi compacte que c'est nécessaire. Après enlèvement des cales, le moule est prêt pour la coulée.
Des moules coulés en cuivre sont faits le plus avan- tageusement avec un noyau en tôle de cuivre rempli de cuivre en petits morceaux, le noyau étant maintenu en place au cen- tre du moule. Avant de placer le noyau, ou en tout cas avant la coulée, le noyau doit être soigneusement enduit du mélange usuel de noir animal; du noir animal sec doit aussi être semé autour du joint entre le noyau et la plaque de base C du mou- le. Après la coulée, lorsque le cuivre coulé est suffisamment refroidi, on démonte le moule extérieur A et on l'enlève, puis on retire du noyau le serpentin et le remplissage. D'habitude . -
<Desc/Clms Page number 6>
le remplissage se détache facilement du noyau en tôle, mais parfois il y adhère en partie par suite de fusion.
Le noyau creux adhère généralement quelque peu à l'intérieur de la cavité du moule coulé, et dans ce cas il doit en être déta- ché, à l'exception de certaines parties, particulièrement aux angles inférieurs du noyau, qui peuvent être collées par fu- sion au cuivre constituant le moule coulé. La cavité de cha- que moule doit être dressée par usinage, et cette opération permet de détacher rapidement les parties adhérentes du noyau creux. Lorsque celui-ci et le remplissage sont en cuivre, tou- te souillure du métal coulé est évitée.
Si, malgré que le rem- plissage empêche généralement le noyau d'être affecté par la pression due au pqids du cuivre coulé autour de lui, le noyau cédait par endroits, son aplatissement qui résultant n'est que très faible et les conséquences en sont facilement corri- gées au cours de l'usinage de la cavité du moule.
Le noyau et le serpentin peuvent être maintenus en place à l'intérieur du moule A de différentes façons. On peut par exemple prévoir un dispositif pour maintenir le noyau creux en place, le serpentin étant maintenu par la matière de remplis- sage; on peut également fixer le serpentin et se servir défia matière de remplissage pour maintenir le noyau en place. Bien que ces différents moyens puissent être appliqués avec succès, le dernier est considéré comme préférable.
Afin demain tenir le noyau creux à sa place, on emboîte sur son extrémité supérieu- re, comme le montrent les Figs. 2 et 3 uncadre G représenté sur la Fig. 6, disposé convenablement par rapport au moule A; on y arrive en munissant le cadre G de broches ou de tenons j s'engageant dans des creux k au sommet des plaques frontales
<Desc/Clms Page number 7>
b b. Le fond du noyau creux peut être provisoirement calé.
Le serpentin F est ensuite descendu à sa place à l'intérieur du noyau, après quoi on introduit la matière de remplissage que l'on bourre autour du serpentin tout en maintenant la partie inférieure de celui-ci au milieu du noyau. Le remplis- sage ainsi introduit sert à maintenir le serpentin et le noyau en place l'un par rapport à l'autre. Pendant cette opération le serpentin est provisoirement maintenu en place, par exem- ple au moyen de cales de bois m, m engagées sous les branches horizontales 1, 1 du serpentin, comme le montrent les Fig.2 et 3. Après qu'on a introduit toute la matière de remplissage, ces cales ne sont plus nécessaires et peuvent être retirées, de même que tout autre dispositif de calage qui aurait pu être introduit autour du fond du noyau creux. Le moule est alors prêt pour la coulée, comme décrit ci-dessus.
Le noyau perfectionné légèrement 'déformable suivant l'invention présente des avantages sur les noyaux rigides.
Dans le cas d'un noyau rigide ou massif, refroidi ou non à l'eau, le noyau ne peut suivre la contraction du métal coulé- qui l'entoure et qui peut se fissurer en se refroidissant, par suite des tensions internes développées dans sa masse. Le noyau suivant la présente invention cède ou s'aplatit pendant la contraction du métal coulé qui l'entoure, dans unémesure qui évite toute fissuration du métal coulé se contractant et qui permet d'obtenir des pièces coulées parfaites. La construc- tion particulière, la forme et les dimensions des éléments du noyau et des dispositifs servant à supporter les pièces pen- dant la coulée peuvent naturellement être modifiées suivant les besoins sans sortir pour celà du cadre de l'invention.
Bien qu'il soit mentionné que l'invention se rapporte
<Desc/Clms Page number 8>
à la coulée de moules en cuivre avec un noyau creux fait de préférence en tôle de cuivre, l'invention est applica- ble à la coulée de moules faits d'autres métaux,particuliè- rement de métaux dont les points de fusion ne dépassent pas celui du cuivre, et dans ce cas il peut être préférable de faire le noyau creux du même métal que celui à couler; ce- pendant, dans le cas de métaux donc le point de fusion n'est pas trop élevé, il est préférable d'employer du cuivre pour la fabrication du noyau creux.
REVENDICATIONS -----------------------------
1) Procédé de fabrication d'un moule métallique coulé d'une pièce autour d'un noyau, consistant à former un noyau creux déformable en tôle, ayant la forme de l'objet à couler dans le moule, à placer ce noyau creux dans un moule extérieur présentant une cavité dont la forme répond à la forme extérieure du moule à couler, à introduire dans le noyau creux une matière de remplissage à 1'état divisé, con- ductrice de la chaleur, entourant un dispositif de refroidis- sement et à couler le métal entre le moule extérieur etle noyau déformable.