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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une DEMANDE DE BREVET D'INVENTION Noyau élastique pour la coulée de lourdes pièces creuses en acier.
La présente invention se rapporte à un noyau élastique pour la coulée de grands blocs creux en acier.
On sait que pour la coulée de ces blocs creux en acier, on se sert de noyaux formés d'une enveloppe en tôle mince avec remplissage plastique. Pour ce remplissage, on a essayé du sable et des copeaux métalliques. Le sable étant mauvais conducteur de la chaleur, la solidification de l'acier touchant la paroi intérieure du moule ne se produit pas aux mêmes conditions favorables que celle de l'acier touchant la paroi du moule. En outre, la tôle se soude à la pièce coulée et provoque des souillures à la surface interne de celle-ci. L'emploi de noyaux remplis de sable présente encore le désavantage qu'il faut prendre des précautions spéciales lors de la coulée.
Comme le sable ne peut pas opérer suffisamment vite l'abduction de la chaleur de la pièce, on ne peut, pour les moulages d'une certaine hauteur, utiliser la coulée la plus simple,
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c'est-a-dire la coulée verticale de haut en bas ; la chemise en tôle serait détruite trop tôt par suite de l'effet de balayage du jet de coulée. La résistance de frottement de la matière de remplissage solide constitue un autre inconvénient qui rend plus difficile le retrait normal et uniforme pendant la solidification et le refroidissement du moulage de sorte que, en vue d'éviter la formation de fissures de retrait, il y a lieu d'enlever la matière de remplissage solide aussitôt que la solidification a atteint un degré déterminé.
La conductibilité thermique des copeaux métalliques est meilleure que celle du sable ; cependant, pour les moulages à grandes dimensions, elle n'est pas encore assez forte pour pouvoir empêcher la destruction de la chemise de tôle par la masse à l'état fondu. Cette conductibilité peut être accrue dans une certaine mesure par une compression des dits copeaux, mais la plasticité du noyau diminue malheureusement en même temps et tombe jusqu'au dessous des limites nécessaires pour empêcher les fendillements dus au retrait. Pour ces raisons, ce procédé ne permet d'obtenir que des blocs creux d'acier de faibles dimensions.
La présente invention remédie à ces inconvénients en employant du plomb liquide comme matière de remplissage. Des essais pratiques ont démontré que, seul, le plomb liquide permet d'obtenir de grands moulages creux d'acier de qualité irréprochable, sans fendilles de retrait, sans pailles à la surface intérieure et présentant des couches de ségrégation bien disposées.
L'emploi d'une matière liquide à effet amortisseur est généralement connu pour le remplissage de la chemise d'un moule à coulée centrifuge. Dans cette application, la matière de remplissage doit agir à l'encontre de la force centrifuge de la coulée ; suivant la présente invention, toutefois, le noyau est rempli de plomb liquide qui agit en sens contraire de la pression de retrait.
Ce n'est qu'ainsi qu'on peut aboutir à ce que la pièce épouse constamment le noyau, et à ce que la chaleur soit transmise assez rapidement vers l'intérieur du noyau.
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D'après l'invention, en vue d'obtenir un réglage plus efficace du processus de refroidissement du noyau élastique, la chemise en tôle peut recevoir une pièce intercalaire métallique, par exemple en acier, à laquelle la chaleur du moulage est transmise par l'intermédiaire du plomb liquide contenu dans la chemise en tôle.
En vue d'améliorer davantage les conditions de réglage du refroidissement, on peut prévoir, à l'intérieur de cet organe intercalaire, des dispositifs de refroidissement ou de chauffage.
L'emploi de plomb liquide, comme matière de remplissage du noyau élastique, assure que ce noyau, grâce à son élasticité, pourra, tout en opposant une résistance souple, céder à l'effort de contraction dès la naissance de celui-ci. Cette plasticité empêche la formation de fissures de retrait si désagréables à la surface intérieure du moulage creux. Cette surface intérieure sera complètement lisse, d'un éclat métallique et ne requiert plus d'ébarbage.
Les avantages de la présente invention sont exposés ci-après à l'aide d'un exemple pratique.
Comme on sait, le retrait commence dès qu'une croûte fermée de métal s'est formée autour du noyau, et non seulement après que cette croûte aura atteint une certaine épaisseur. Jusqu'à ce moment-là, les fissures de retrait se forment donc très facilement, sans qu'on ait réussi jusqu'à présent à y trouver aucun remède efficace. Par contre, lorsque, suivant la présente inven- tion, le noyau est formé d'une chemise de tôle, d'une épaisseur approximative de 0,3 à 1 mm., et remplie de plomb liquide, la résistance du noyau vis-à-vis de l'acier, tant que celui-ci est encore liquide, est déterminée par la différence des poids spécifiques du plomb et de l'acier, ainsi que par la hauteur du moulage creux.
Cette résistance est d'environ 3 g/cm3 x hauteur (en centimètres). AU commencement de la solidification, par exemple à 1 mètre environ au-dessous de la surface du moulage, cette résis-
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tance est approximativement de 300 g/cm2. Comme lors de la coulée, la chemise en tôle est portée à des températures tellement élevées que sa stabilité est fortement réduite, on peut pratiquement négliger la résistance que la tôle oppose à la contraction.
Par conséquent, et contrairement aux procédés de coulée employés jusqu'à cette date, le fendillement dû au retrait est rendu complètement impossible pendant la première phase de la solidification. La bonne conductibilité thermique du plomb empêche l'acier à l'état de fusion de porter la chemise en tôle à des températures de fusion ou soudage. De plus, même aux températures fort élevées, le plomb n'attaque pas la chemise de tôle. Pour ces raisons, les moulages creux d'acier obtenus par l'emploi d'un noyau conforme à la présente invention, sont caractérisés par une surface intérieure lisse et unie qui, avant le finissage de la pièce, ne requiert ni décapage ni ébarbage. L'abduction de la chaleur est parfaitement uniforme, du fait que la mince chemise en tôle épouse intimement la pièce de moulage.
En même temps, le passage de la chaleur est parfait par suite de l'épaisseur très réduite de la tôle. Comme le point d'ébullition du plomb est situé au-dessus des températures normales de coulée de l'acier, on peut, en chauffant le plomb, retarder le refroidissement à la surface intérieure du corpscreux et ce de telle manière que la solidification s'opère presque entièrement de l'extérieur vers l'intérieur, ce qui, jusqu'à présent, n'était pas encore possible sans compromettre le phénomène de la contraction.
La fig.l montre, en coupe axiale verticale, un exemple de réalisation du noyau suivant l'invention.
Dans le moule A, déterminant la forme extérieure du moulage creux à couler B, est placé, comme noyau, un vase de forme cylindrique C, en tôle ou autre. Ce noyau C est rempli de plomb D à l'état liquide, dont le point de fusion est inférieur à celui du moulage creux B. Grâce à la température du plomb liquide D, au commencement de la coulée, ainsi que par l'accroissement de
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l'apport ou de l'abduction de chaleur, pendant ou après la coulée, on peut varier à volonté l'intensité du passage de la chaleur vers l'intérieur. L'épaisseur de la paroi et la forme du noyau sont conçues de telle manière que le noyau puisse suivre la contraction du moulage creux B.
La fig.2 représente, en coupe verticale, une autre forme d'exécution du noyau suivant l'invention.
Dans le moule A est placé un noyau en tôle C, de forme cylindrique. Dans ce noyau C se trouve un autre corps E, dont le diamètre est inférieur au diamètre intérieur du noyau C. Il en résulte que la matière de remplissage D du noyau C remplit l'espace compris entre la pièce insérée E et la paroi intérieure du noyau C.
Comme matière de remplissage, on utilise du plomb liquide etc. Dès que l'acier liquide B est coulé dans le moule A, la chaleur passe du moulage creux B au noyau C, puis à la matière de remplissage D et, de celle-ci, à la pièce insérée E. Afin de réaliser une abduction régulière de la chaleur cédée à la pièce insérée E, celle-ci peut être munie d'un alésage F, dans lequel peuvent être placés des dispositifs pour l'amenée et l'abduction de la chaleur.
REVENDICATIONS.
1. Noyau élastique comportant une chemise extérieure en tôle de faible épaisseur, et une matière de remplissage à bonne conductibilité thermique, pour la coulée de moulage creux en acier de fortes dimensions, caractérisé en ce que la chemise (c) est remplie de plomb liquide.