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La présente invention se rapporte à un procédé pour la coulée de moulages à parois années en métaux non ferreux et leurs alliais et vise à obtenir un moulage à texture compacte, complètement exempt de soufflures et d'oxydes et dans lequel les liquations sont radicalement évitées.
Marne lors de la fusion et de la coulée de métaux et d'alliages, on a, jusqu'à présent, attaché la plus grande importance à l'absence de tout contact entre le métal et l'air ou 14 oxygène. A cet effet, les bains étaient pourvus PROCEDE POUR LA COULEE DE MOULAGES A PAROIS MINCES EN METAUX NON FERREUX ET LEURS ALLIAGES"
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d'une couverture inerte de laitier et étaient en outre trai tés, après achèvement du processus de fusion, par des agents réducteurs. Finalement, et dans le cas de moules en sable, on additionnait même le sable de charbon pulvérisé, afin de faire réagir ce dernier avec l'oxygène présent dans le bain et dans le moule et de rendre ainsi cet oxygène inoffensif.
Malgré ces mesures, on n'a pas toujours réussi d' obtenir, dans le cas d'un moulage à parois minces, une texture étan- che sous pression et parfaite.
La présente invention est basée sur la constatation que l'origine principale des inconvénients qui se présentent lors de la coulée doit être recherchée dans le fait qu'au moment de l'introduction du métal en fusion dans le moule, il se produit des remous du métal en fusion dans les coudes des canaux de eoulée, remous qui provoquent un écumage et un tourbillonnement du métal et qui ont forcément pour effet une absorption d'oxygène.
Suivant l'invention, on propose de remplir d'abord, avec le métal en fusion, un canal en cul-de-sac courbé sur toute sa longueur et qui forme le prolongement du jet principal et de couler ensuite le métal dans le moule rempli d' un gaz inerte de préférence réchauffé. Le canal en cul-de-sac courbé sur toute sa longueur et formant le prolongement du jet principal permet de supprimer efficacament les remous et les tourbillonnements nuisibles de la matière coulée: en outre, les oxydes et les impuretés qui, au début de la coulée, pourraient éventuellement être contenus dans la première partie de la matières en fusion introduite dans le moule, se trouvent évacués dans le canal en cul-de-sac, où ils n'exercent aucune action préjudiciable.
Grâce à la prévision du canal en cul-de-sac courbé, le moule proprement dit ne reçoit que de la matière pure et non agitée, ce moule étant en outre rempli, suivant
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l'invention, et avant l'introduction de la substance en fusion, d'un gaz inerte de préférence réchauffé, déporte que, même dans le moule, une formation d'oxydes , une absorption d'oxygène ou analogue , n'est plus à craindre.
Suivant le nouveau procédé, il est possible de réaliser, d'une manière absolument parfaite, des moulages à parois très minces, n'ayant que quelques millimètres d'épaisseur.
Suivant l'invention, le nouveau procédé de coulée peut être appliqué très avantageusement à l'établissement de moulages composites obtenus par coulée de métaux non ferreuz ou de leurs alliages, notamment du bronze (bronze au plomb) sur un corps en fer ou en acier. Un tel moulage'composite entre notamment en ligne de compte pour l'établissement de coussinets, segments de piston, roues dentées et analogues. Lors de l'établissement de moulages composites, on obtient non seulement que la couche de métal ou d'alliage coulée contre le corps en fer ou en acier est parfaitement homogène, mais aussiune soudure parfaite des deux couches du corps composite. Le nouveau procédé de coulée permet, dans le cas d'un moulage composite, de donner à la couche de métal non ferreux ou de son alliage une épaisseur extrêmement faible.
Il va de soi que le nouveau procédé de coulée peut s'appliquer aussi bien aux moules en sable qu'aux moules permanents. Lorsque le procédé est exécuté avec des moules permaw nents, le canal en cul-de-sac courbé peut servir comme accumulateur de chaleur pour le moule, dans le but de réchauffer le moule permanent en vue des coulées se succédant régulièrement.
L'objet de l'invention est représenté aux dessins annexés, en détail et à titre d'exemple,
Dans ces dessins :
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Fig. 1 est une vue en coupe du moule connu ;
Fig. 2 est une vue en coupe du moule destiné à l'exécu- tion du nouveau procédé de coulée;
Fig. 3 est une vue d'élévation d'un dispositif auxiliaire pour l'introduction de ggz inertes dans le moule;
Fig. 4 est une vue en coupe montrant l'application du nouveau procédé de coulée à l'établissement de moulages composites, le moule représenté étant un moule en sable;
Fig. 5 représente un moule correspondant au précédent, mais établi sous forme d'un moule permanent.
Dans le moule connu montré dans la Fig. 1, le métal en fusion 1 est introduit par le jet 2 dans le moule proprement dit 3. Au point 2a se produisent les premiers chocs et remous et la première absorption d'oxygène. La masse en fusion vient également buter en 2b. Il en résulte une absorption d'oxygène, une formation de retassures, une liquation des métaux composant l'alliage, une formation de couches intermédiaires, etc..
La disposition suivant la Fig. 2 permet d'éviter les remous dans la matière en fusion, la formation de soufflures, l'écumage et, par conséquent, 1-'absorption d'air, ce résultat étant obtenu par le fait que le métal en fusion est amené à suivre un trajet grâce auquel l'à-coup du métal lors de la coulée est évité.
A cet effet, on prévoit, pour l'introduction du métal en fusion 1, un canal 2 qui ferme le prolongement arqué du jet principal, évitant ainsi les coudes brusques et permettant un écoulement uniforme du métal. C'est seulement après avoir pénétré du canal 2 dans le canal en dérivation 2c que le métal remonte d'une manière uniforme dans le moule 3, vu que l'à-coup en 2a suivant Fig. 1 est évité.
Afin de rendre complètement inoffensifsles faibles remous
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qui pourraient encore se produire en d'autres points du moule, la présente invention fait usage du dispositif auxiliaire représenté schématiquement dans la Fig. 3.
Il s'agit d'un dispositif pour l'introduction de gaz sous pression. Suivant l'invention, on introduira dans le moule, lors de la coulée, un gaz inerte, de l'azote, par exemple, sous pression, ce gaz étant utilement réchauffé pour des raisons qui seront exposées plus loin.
Ce dispositif consiste en un tube 4 réuni par exemple à une bombone d'azote non représentée, et pourvu d'un bec 5 et d'un élément de chauffage 6, pouvant être par exemple une résistance électrique de chauffage.. Le bec 5 du tube 4 débouche, comme montré dans la Fig. 2, dans un canal d'admission 7 communiquant avec le moule 3 de telle manière que le gaz inerte pénètre dans le moule par l'entrée et par le fond de celui-ci, enaffluant simultanément à travers les canaux en dérivation 7a et 7b.
Le procédé suivant l'invention est exécuté de la manière suivante, en faisant usage du dispositif décrit plus haut :
La matière en fusion remplit d'abord le canal 2 courbé sur toute sa longueur, ce qui a lieu pratiquement sans à-coups.
La masse de métal qui continue à affluer pénètre dans le moule 3 et rencontre ici l'atmosphère d'azote qui y règne déjà à ce moment et qui avait refoulé l'air ou l'oxygène. Dans de telles conditions, les remous qui pourraient éventuellement se produire n'auraient pour effet qu'une absorption, par le métal en fusion, de l'azote inoffensif.
Le réchauffage de l'azote, assuré par l'élément de chauf- fage 6, est désirable en vue d'éviter le refroidissement des métaux en fusion par l'azote introduit dans le moule.
Grâce au procédé décrit ci-dessus, il est possible d'obte
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nir, d'une manière ignorée jusqu'à présent, un moulage absolu- ment étanche sous pression et qui se distingue également par une résistance plus élevée, vu que toute introduction d'oxydes est évitée avec certitude.
La Fig. 4 représente schématiquement un moule en sable pour l'exécution de moulages composites, pouvant être utilisé pour la mise en oeuvre du nouveau procédé de coulée.
Le moule 10 pourvu d'un évent 9 et d'un noyau 8 est muni, comne montré au dessin, de l'armature en acier 11. L'introduction du bronze en fusion se fait par le canal 12 en dérivation sur un canal 13 qui se termine par un canal 14 en cul-de-sac courbé sur toute sa longueur. Par le canal 15, on introduit dans le moule un gaz inerte, de l'azote par exemple, de préférence réchauffé, lequel refoule l'air contenu dans le moule, en le chassant vers le haut.
Le moulermanent pour l'exécution de moulages composites montré dans la Fig. 5 présente une conformation tout à fait wseblable à celle du moule suivant la Fig. 4.
L'élément d'appui ou corps de support 16 pour le palier composite est encastré dans une coquille 17 de manière à entourer un noyau 18. Deux canaux 19 et 20 conduisent dans la coquille. Par le canal 20, on introduit dans la coquille des gaz inertes, de l'azote par exemple, de préférence réchauffé, dans le but de chasser de celle-ci l'air ou l'oxygène. Le jet 19 sert à l'introduction du métal antifriction, lequel pénètre d'abord dans une chambre en cul-de-sac 21 courbée sur toute sa longueur et pourvue d'un évent 21a par lequel l'air contenu dans la coquille ou les gaz inertes refoulés par le métal en fusion peuvent s'échapper.
A travers le canal en dérivation 19a le métal antifriction arrive sans remous, en une coulée uni- forme, jusqu'au corps de support 16, en remplissant l'espace
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compris entre ce dernier et le noyau 18, ainsi que toute la coquille.
Les dimensions de l'espace 21 sont choisies de telle manière que la matière remplissant celui-ci constitue un accumulateur de chaleur servant au réchauffage et grâce auquel le moule, après achèvement de la coulée, reste suffisamment chaud pour permettre l'exécution de coulées se succédant régulièrement.
REVENDICATIONS.
EMI7.1
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1 - Procédé pour la coulée de-moulages à parois minces en métaux non ferreux et leurs alliages, tout en évitant les absorptions d'oxygène, le manque d'étanchéité, la formation de tassures et la liquation, caractérisé en ce qu'on remplit d'abord de métal en fusion un canal en cul-de-sac courbé sur toute sa longueur et formant le prolongement du jet de coulée, après quoi le dit métal pénètre dans le moule rempli d'un gaz inerte de préférence réchauffé.
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The present invention relates to a process for the casting of moldings with year walls in non-ferrous metals and their alloys and aims to obtain a molding with a compact texture, completely free of blisters and oxides and in which liquations are radically avoided.
In the melting and casting of metals and alloys, the greatest importance has hitherto been attached to the absence of any contact between the metal and air or oxygen. For this purpose, the baths were provided. PROCESS FOR THE CASTING OF THIN WALL MOLDINGS IN NON-FERROUS METALS AND THEIR ALLOYS "
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blanket of slag and were further treated, after completion of the melting process, with reducing agents. Finally, and in the case of sand molds, the pulverized coal sand was even added, in order to make the latter react with the oxygen present in the bath and in the mold and thus render this oxygen harmless.
Despite these measures, it has not always been possible to obtain, in the case of a thin-walled molding, a tight and perfect texture under pressure.
The present invention is based on the observation that the main origin of the drawbacks which arise during casting must be sought in the fact that at the time of the introduction of the molten metal into the mold, eddies of the water occur. molten metal in the elbows of the flow channels, eddies which cause foaming and swirling of the metal and which inevitably results in the absorption of oxygen.
According to the invention, it is proposed to first fill, with the molten metal, a cul-de-sac channel curved over its entire length and which forms the extension of the main jet and then to pour the metal into the filled mold. preferably heated inert gas. The cul-de-sac channel curved over its entire length and forming an extension of the main jet effectively eliminates the eddies and swirls that are harmful to the material being cast: in addition, the oxides and impurities which, at the start of the casting , could possibly be contained in the first part of the molten material introduced into the mold, are discharged into the cul-de-sac channel, where they do not exert any detrimental action.
Thanks to the provision of the curved cul-de-sac channel, the mold itself receives only pure and unstirred material, this mold being further filled, according to
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the invention, and before the introduction of the molten substance, of an inert gas, preferably heated, deports that, even in the mold, a formation of oxides, an absorption of oxygen or the like is no longer to fear.
According to the new process, it is possible to produce, in an absolutely perfect manner, very thin-walled moldings, only a few millimeters thick.
According to the invention, the new casting process can be applied very advantageously to the establishment of composite castings obtained by casting non-ferrous metals or their alloys, in particular bronze (lead bronze) on an iron or steel body. . Such a composite molding is particularly relevant for the establishment of bearings, piston rings, toothed wheels and the like. When making composite castings, not only is the metal or alloy layer cast against the iron or steel body perfectly homogeneous, but also a perfect weld of the two layers of the composite body. The new casting process makes it possible, in the case of a composite casting, to give the layer of non-ferrous metal or its alloy an extremely low thickness.
It goes without saying that the new casting process can be applied to sand molds as well as to permanent molds. When the process is performed with permanent molds, the curved cul-de-sac channel can serve as a heat accumulator for the mold, in order to heat the permanent mold for regular successive castings.
The object of the invention is shown in the accompanying drawings, in detail and by way of example,
In these drawings:
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Fig. 1 is a sectional view of the known mold;
Fig. 2 is a sectional view of the mold intended for carrying out the new casting process;
Fig. 3 is an elevational view of an auxiliary device for the introduction of inert ggz into the mold;
Fig. 4 is a sectional view showing the application of the new casting process to the establishment of composite moldings, the mold shown being a sand mold;
Fig. 5 shows a mold corresponding to the previous one, but established in the form of a permanent mold.
In the known mold shown in FIG. 1, the molten metal 1 is introduced by the jet 2 into the actual mold 3. At point 2a the first shocks and swirls and the first absorption of oxygen occur. The molten mass also abuts at 2b. This results in absorption of oxygen, formation of shrinkage, liquation of the metals making up the alloy, formation of intermediate layers, etc.
The arrangement according to FIG. 2 makes it possible to avoid eddies in the molten material, the formation of blowholes, skimming and, consequently, 1-air absorption, this result being obtained by the fact that the molten metal is caused to follow a path whereby the jerk of the metal during casting is avoided.
For this purpose, for the introduction of the molten metal 1, a channel 2 is provided which closes the arcuate extension of the main jet, thus avoiding sudden bends and allowing uniform flow of the metal. It is only after having entered the channel 2 into the bypass channel 2c that the metal rises uniformly in the mold 3, since the jerk in 2a according to FIG. 1 is avoided.
In order to render the weak eddies completely harmless
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which could still occur at other points of the mold, the present invention makes use of the auxiliary device shown schematically in FIG. 3.
It is a device for the introduction of gas under pressure. According to the invention, during casting, an inert gas, nitrogen, for example, under pressure, will be introduced into the mold, this gas being usefully heated for reasons which will be explained below.
This device consists of a tube 4 joined, for example, to a nitrogen canister, not shown, and provided with a nozzle 5 and a heating element 6, which may for example be an electric heating resistance. The nozzle 5 of the tube 4 opens, as shown in FIG. 2, in an inlet channel 7 communicating with the mold 3 in such a way that the inert gas enters the mold through the inlet and through the bottom thereof, simultaneously flowing through the bypass channels 7a and 7b.
The method according to the invention is carried out as follows, using the device described above:
The molten material first fills the curved channel 2 over its entire length, which takes place almost smoothly.
The mass of metal which continues to flow enters the mold 3 and meets here the nitrogen atmosphere which already prevails there at that moment and which had driven back the air or oxygen. Under such conditions, the eddies which could possibly occur would only have the effect of absorption, by the molten metal, of the harmless nitrogen.
The heating of the nitrogen, provided by the heating element 6, is desirable in order to avoid the cooling of the molten metals by the nitrogen introduced into the mold.
Thanks to the process described above, it is possible to obtain
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To achieve, in a hitherto unknown way, an absolutely sealed die-casting under pressure and which is also distinguished by a higher resistance, since any introduction of oxides is avoided with certainty.
Fig. 4 schematically shows a sand mold for the execution of composite moldings, which can be used for the implementation of the new casting process.
The mold 10 provided with a vent 9 and a core 8 is provided, as shown in the drawing, with the steel frame 11. The introduction of the molten bronze is made by the channel 12 bypassing a channel 13 which ends in a cul-de-sac channel 14 curved over its entire length. Through channel 15, an inert gas, for example nitrogen, preferably heated, is introduced into the mold, which forces the air contained in the mold, expelling it upwards.
The permanent mold for the execution of composite moldings shown in Fig. 5 has a conformation which can be completely compared to that of the mold according to FIG. 4.
The bearing element or support body 16 for the composite bearing is embedded in a shell 17 so as to surround a core 18. Two channels 19 and 20 lead into the shell. Through channel 20, inert gases, eg nitrogen, preferably heated, are introduced into the shell with the aim of expelling air or oxygen therefrom. The jet 19 serves for the introduction of the antifriction metal, which first enters a dead end chamber 21 curved over its entire length and provided with a vent 21a through which the air contained in the shell or Inert gases driven back by the molten metal can escape.
Through the bypass channel 19a the anti-friction metal flows smoothly, in a uniform flow, to the support body 16, filling the space.
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between the latter and the core 18, as well as the entire shell.
The dimensions of the space 21 are chosen such that the material filling the latter constitutes a heat accumulator serving for reheating and thanks to which the mold, after completion of the casting, remains hot enough to allow the execution of the casting. succeeding regularly.
CLAIMS.
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1 - Process for the casting of thin-walled castings of non-ferrous metals and their alloys, while avoiding the absorption of oxygen, the lack of tightness, the formation of settlements and the liquation, characterized in that first of molten metal a cul-de-sac channel curved over its entire length and forming the extension of the casting jet, after which said metal enters the mold filled with an inert gas, preferably heated.