<Desc/Clms Page number 1>
Procédé et appareil 1. de coulage de métaux légers.
L'invention concerne un procédé et un appareil de coulage de métaux légers, essentiéllement caractérisés par le fait que le trou de coulée d'une poche de coulée ou d'un creuset de coulée, contenant du métal liquide, est amené tout près du moule au début de la coulée.
Ce procédé et cet appareil sont ensuite caractérisés par le fait qu'au cours de cette coulée, et après avoir débouché le trou de coulée, on accroît la distance du trou de coulée à la partie inférieure de la pièce que l'on coule au fur et à mesure que le moule se rem- plit, de faon à ce que la distance entre ce trou de coulée et la surface du métal en fusion dans le moule soit constamment minima ou même égale à zéro. La poche de coulée peut, dans ce but, être descendue à l'intérieur du moule et, après avoir ouvert le trou de coulée, en être écartée tout doucement et automatiquement au fur et à mesure que ce moule sa remplit.
Au lieu d'utiliser cette méthode, la poche de coulée et le bec de coulée peuvent garder une position invariable juste au-dessus du moule et le fond de ce moule peut être éloigné de cette poche au fur et à mesure du remplissage du moule. La compression du métal dans le moule par le creuset de coulée rempli de métal procure des avantages.
L'appareil utilisé pour la mise en oeuvre de ce procédé est
<Desc/Clms Page number 2>
constitué avantageusement par une poche de coulée (Munie d'un trou de coulée et par un moule muni d'un fond, ces deux éléments étant placés de telle manière qu'ils puissent se rapprocher l'un de l'autre au aébut de la coulée et s'éloigner l'un de l'autre par la s@ite, au
EMI2.1
fur et à mesure du realp1issae du moule.
La poche de coulée peut avoir, par exemple, la forme d'un piston creux rempli de métal liquide. La partie supérieure de ce piston creux peut avoir un assez rand diamètre lorsqu'elle sert de réservoir de grande capacité, et la partie inférieure du marne piston peut
EMI2.2
avoir an diamètre égal à celui du lingot de métal à couler. Le métal an fusion gicle dans la linGotière hors de la cavité intérieure du piston creux, e@ traversant un canal étroit.
Ce canal peut être fer-
EMI2.3
ue par une soupape et le métal coulé dans la li060tière peut être comprimé par l'effet du poids du piston de coulée rempli de métal. pour obtenir un métal dont la. structure interne soit la plus avantageuse au point de vue des traitements ultérieurs qu'il doit subir, il y a avantageà donner à la chambre de la poche. de coulée le plus grand volume .possible et à ce que cette chambre atteigne l'extrémité antérieure du piston.
Il est utile que la section du canal étroit précité aille en s'évasant lorsqu'on se déplace de
EMI2.4
l'intérieur ae ce canal vers ",or; orifice de sortie, suivant les lois ie l'hydrodynamique et de la technique de la coulée, Il est caiei-'nt avantageux que 12 2,QU)2 Je, du type conique, porte des ailettes 68 ti:"iC'8,Je disposées en étoile, ailettes dont l'épaisseur diminue ,,li: .ut 0,', b"<,) c' é2.:t-e.-di:ce lorsqu'on va vers l'orifice d'éjection Gel csnsi d'écoulement. Ce canal étroit, au ;,)aS,3a-'E: auquel se produit un brassage da metal présente, par conséquent, au niveau de son ori-
EMI2.5
fice G.'éJectio;, une section pleine, et non réduite par l'effet des ailettes, tandis que la vitesse d'écoulement du fluide diminue lorsqu'on se rapproche de 1, 1i::--,,;otière.
Il y a 2Ve;'l:.8,'e à 10.";(:11' dans l'extrémité inférieure du piston creux un élèvent rapporté chauffable qui permet (le maintenir à très basse température le métal qui se trouve dans le piston creux et de donner, par suite, de petites dimensions à la tête de coulée. Cet élément chauffable assure en même temps au métal un écoulement par-
<Desc/Clms Page number 3>
fait vers la lingotière.
Il est utile que le piston creux porte à son extrémité infériez re une bague expansible ou d'étanchéité logée dans une rainure et que la face inférieure de cette bague soit recouverte par un rebord.
Dans ce cas, la face inférieure du piston creux porte sur son pourtour un chanfrein incliné vers la bague expansible et la paroi du Moule, de sorte que le piston creux présente un joint étanche au contact de la lingotière et de la chambre de coulée.
Du fait que les parties principales de l'appareil de coulée, c'ext-a-dire le moule, son fond et le piston creux muni de son réservoir à grande capacité, (réservoir qui, en permettant au métal de stagner, représente une phase intermédiaire de son traitement avant sa coulée), peuvent être déplacés verticalement les uns par rapport aux autres, de manière à satisfaire de toute façon à la te- chnique de la coulée, l'on crée les conditions nécessaires pour obtenir que la vitesse de coulée corresponde aux propriétés de la matière en fusion. Il est ainsi possible, en outre, de couler le métal lingot après lingot de la façon la plus simple et de réaliser une fabrication bon marché.
On représente dans les dessins ci-joints plusieurs exemples de réalisation d'appareils de coulée conformes à l'invention.
La figure 1 donne une coupe verticale d'une forme de réalisation de l'appareil.
La figure 2 donne une coupe horizontale suivant la ligne AB de la figure 1.
La figure 3 donne une coupe verticale d'une autre forme de réalisation de l'invention.
La figure 4 représente un autre exemple de réalisation de l'invention,
La figure 5 en représente un autre exemple de réalisation.
Dans les exemples de réalisation représentés par les figures 1 et 3, le piston creux 4a, déplaable vers le haut et vers le bas, comportant un réservoir supérieur 4 de grande capacité, est descendu dans le moule 1 (dont l'extrémité inférieure est fermée par le fond mobile 3) et porte avantageusement un revêtement intérieur. La cham-
<Desc/Clms Page number 4>
bre intérieure la du piston atteint presque le fond de ce piston et se rétrécit à son extremité inférieure pour aboutir à un canal 11 de section étroite qui va s'évasant vers son orifice de sortie lla, e'est-a-dire dans la direction âe la lingotière 15. Ce canal est, en cotre,fermé par la soupape @@ dont le prolongement vers le @aut constitue la tige de soupape 9.
La partie inférieure de la soupape conique, qui a la forme d'une étoile et pénètre dans le canal étroit précité, comporte des ailettes de guidage 20a dont l'épaisseur dini- nue lorsqu'on va de l'intérieur de ce canal vers son orifice de sortie lla, -de sorte que l'on offre ainsi au ,jet liquide, a l'extrémité inférieure de ce canal, une section pleine et plus large que celle de la partie centrale. L'extrémité inférieure 17 du piston creux porte une rainure dans laquelle est encastrée une bague expansible 18 servant de bague a' étanchéité. La face inférieure de cette bague est recouverte par un rebord 19 usiné dans la face inférieure du piston.
Cette face inférieure présenta elle-même sur son pourtour un chanfrein incliné vers la bague expansible et la paroi du moule,
Dans la forme de réalisation représentée par la figure 3, le piston creux, logé à l'intérieur de la lingotière, elle-même fixee au support 2, est muai à son extrémité inférieure d'un élément rapporté 14 chauffable. Ce piston creux est suspendu, au moyen de la fermeture à griffe 7, aux bras 5 visibles à droite et à gauche sur le dessin. Ces bras 5 sont eux-mêmes fixés au support 6. La tige de soupape 9 peut coulisser dans l'anse disposée au-dessus du réservoir à grande capacité et le bras oscillant 10, qui porte la soupape, s'engage, par l'un de ses bouts, dans la tige de cette soupape, et par l'autre bout sous la manivelle.
Le fond 3, qui assure la fermeture du moule, est porté par un bras que l'on peut faire descendre dans le moule puis l'en écarter par rotation, Ce bras peut être maintenu par exemple par un axe vertical disposé sur le côte et le long du moule. Il peut être abaissé en tournant à l'aide d'une manivelle des pignons coniques qui engrènent convenablement entre eux, A l'extrémité supérieure de cet axe vertical est monté le bras utilisé pour sa rotation.
Le montage de l'appareil de coulée est tel que les trois parties
<Desc/Clms Page number 5>
principales de cet appareil, c'est-à-dire le piston creux 4a et sa capacité 4 de grande contenance, le moule 1 et son fond 3, peuvent se déplacer l'un par rapport à l'autre verticalement d'une façon quelconque.
Suivant l'invention, le piston creux 4a est placé dans le moule 1 lorsqu'il est rempli de métal en fusion, ainsi que le montre le dessin. Ce métal en fusion se trouve dans la chambre 12, qui présente une section convenable, et dont l'extrémité inférieure se rétrécit en forme de cuvette pour se terminer par un canal étroit 11.
L'on peut ainsi tenir la masse métallique à l'écart de l'agitation et des tourbillons, entraînant la formation de mousse, que lui commu- nique le phénomène de l'écoulement. Avec ce piston craux 4a, prolongé à son extrémité supérieure par une capacité 4 à grande contenance, on crée donc une phase du traitement du métal, intermédiaire entre sa fusion dans le four et sa coulée dans la chambre de coulée. La vitesse de la veine liquide s'accroîtra ensuite sur une courte lon- gueur de cette veine au moment de la coulée, coulée pendant laquelle le métal situé à différents niveaux de la masse liquide afflue vers le canal 11 de faible section, de sorte que la recristallisation des constituants de l'alliage qui a pu commencer ou même se produire dans la chambre 12, se trouve supprimée.
En faisant monter et descendre dans le piston creux la soupape coniqae 20, dont l'extrémité inférieure a la forme d'une étoile, on provoque, on règle ou on arrête l'écoulement du métal liquide vers la chambre de coulée 15 à travers le canal étroit 11. L'effet des ailettes de guidage 20a de la soupape 20, ailettes disposées en étoiles et qui pénètrent dans le canal 11, est, en outre, de diviser en plusieurs veines le jet de métal et de malaxer intimement les éléments liquides à leur passage dans le canal précité. par la variation de la résistance qu'offrent les parois de ce canal. De cette manière, on accroît considérablement encore le brassage que produit ce canal dans le métal qui s'y écoule.
Af in que le jet liquide, sortant du canal étroit 11, ne diverge pas brusquement au sortir de ce canal en formant un jet de grande section, mais que, plutôt, la section de ce jet n'augmente que pro-
<Desc/Clms Page number 6>
gressivement; produisant ainsi une réduction croissante de la vitesse d'écoulement du métal vers la chambre de coulée, ce canal étroit s'évase de plus en plus dans sa partie inférieure 11a lorsqu'on va vers son orifice de sortie, c'est-à-dire vers la chambre de coulée.
En outre, les ailettes de guidage 20a de la soupape 20, de préférence conique, ailettes qui sont disposées en étoile, diminuent simultanément d'épaisseur lorsqu'on se déplace dans le mène sens que ci-dessus, de sorte qu'à l'extrémité du canal étroit précité, la section de passage offerte au métal en fusion s'agrandit constamment dans tous les sens sans être diminuée par la soupape ou ses ailettes de guidage. On évite ainsi qu'il se produise des tourbillons lorsque le viciai pénètre dans la cnambre de coulée, de sorte que l'on obtient sûrement une superposition régulière des différentes couchas'de métal et, ultérieurement, une solidification uniforme de la masse.
Le métal provenant de la cavité 12 et qui se trouve dans la chambre de coulée, est comprime! par le piston 4a rempli de métal.
Il gicle horsde ce piston dans la chambre de coulée par le passade etroit que lui ménageât le canal 11 ot la soupape 2@, subissant ainsi un efiet connu. Le liquide s'écoule uniformément dans toutes les airections, ses différentes couches se superposent convenablement et, ultérieurement, il se produit une solidification régulière (qui a lieu cependant de l'extérieur et du fond vers le centre du lingot).
Le procédé ci-dessus décrit perment d'éviter la formation des zones contenant des noyaux de cristallisation primaires, zones dont f'existence ou l'apparition sont dues a un débit liquide irrégulier. Le dit procede permet également d'obtenir un métal dont le grain est le même en tous points de la masse et ampêcne la formation de ségré- gations ou de retassures.
Les avantages préeités s@@@ encore notablement accrus en utilisant un élément rapporté 14 chauffable, Cet élément perment d'obtenir an adoucissement du métal en fusion avant de le couler, Il crée les conditions nécessaires pour pouvoir maintenir, sans danger de soli- @ification, une très basse température de coulé" dont la valeur serait égale au strict minimum, ce qui permet d'avoir une tête de coulée très petite. Grâce à ce réglage, se trouvent réalisées les condi-
<Desc/Clms Page number 7>
tions qui permettent d'obtenir les avantages précités d'une façon bien plus notable encore,par la rapidité de la solidification qui se produit ensuite.
Le même réglage permet également d'accroître la vitesse de coulée. L'élément rapporté chauffable précité, la soupape et le canal étroit susvisé, qui ont tous deux une forme conique s'évasant par le bas, permettent en même temps de réaliser parfaitement la fin de la coulée. L'orifice ci' écoulement du métal reste ouvert et le lingot peut recueillir du métal jusqu'à saturation. En outre, on peut encore fermer la soupape et soulever légèrement au-dessus de l'extrémité supérieure du lingot solidifié, le piston 4a, son ca.nal 11 et la soupape 20.
Afin que le ..létal en fusion ne contienne pas, en dehors des gaz (ou de l'air; qui y sont déjà retenus de différentes façons, d'autres poches de gaz, pouvant se forcer le long de la chambre de coulée entre la paroi du moule et la paroi extérieure du piston précité, en accroissant ainsi la pression de coulée, le piston creux 4a porte à son extrémité inférieure 17 une bagu- expansible ou d'étanchéité logée dans une rainure. Si le métal à couler a une certaine pression, il s'élèvera alors entre les parois verticales du piston et du moule, depuis la face inférieure 8 de ce piston jusqu'à la face inférieure de la bague expansible 18, située un peu plus haut, en formant ainsi une sorte d'arête circulaire sur la face supérieure du lingot.
Par le mouvement descendant du moule et du lingot, cette arête serait constatent déchirée du fait de son adhérence aux parois, de sorte que la surface du lingot obtenu ne serait pas nette ni exempte de défauts, nuisibles aux opérations ultérieures. On fait, en conséquence, sur .le pourtour de- la face inférieure 8 du piston creux 4a un chanfrein incliné vers l'arête inférieure de la bague expansible, bague dont la face inférieure est avantageusement recouverte par un rebord 19.
Il se formera ainsi sous la face inférieure 8 du. piston creux, au-delà du chanfrein précité, le long de la bague expansible et jusqu'a la paroi du moule, une croûte métallique (qui est due au refroidissement vers la périphérie de la face inférieure du piston, ou dont ce refroidissement favorise la formation). Cette croûte n'est pas déchirée et elle est poussée de bas en haut par la pression
<Desc/Clms Page number 8>
EMI8.1
du. métal contre la face ÜférieLlre 2 du piston d'aux.
LE b8-...'U,] expansible, dont la face inférieurs est reCüLlV2rto par le ve'a-:?- le précité, peut se dilater ,u-des;rs de la croûte métallique et ce ce l'IJÎ)crèl ?n éJ0E,8nt la forme Je la aroi du moule, lorsque le piston creux se dépis ce par rap9a1't à ce moule. pour permettre cie 1'(;.2.1i301' .1,.;\13 tous les cas la couléa du métal ::,1 rspport avec 18. nature Ci2 ce ..tsi et. d'obtenir une fabrication simple et bon marché; les j;.3r tL;;,i principales de l'appareil de cou- îée peuvent coulisser Vi:)1'ticale(ülllt les unes par rapport aux autres.
Ces parties principales sont : le moule 1, le foma 3 mobile ajouté au d'ioule, le pistou creux 4a et sa capacité 4 supérieure de grande
EMI8.2
contenance, récipient il",teru1di8ire servent, à préparer la coulée, Ces déplacements ver.ùicaL1=; permettent de réaliser de toutes les faSSOi1S possiblei- la coulée, 1L'-Lot par lingot, du L,",te1 en fusion.
En créant entre 1s fusion du ..,étal dans le four et sa coulée dans la cha-ubre (je coulée; la pusse inter"lédiaire constituée par le oépot àa ;1(OGl dans le récipient de ",T8ilêlo capaci'cé, ou r(;,::,.li8e, par suite de la ,31Je..12'ion et de 1.' 8:(uci.:--., J.:?:1t vue subit 1-2 1..1Gtal en fusion avant d'être coulé, les ï:C..C.1t14.. nécessaires, au point de vue .,;étal1ur.;ic;.ùe, pour obtenir un aétal coulé de la meilleure qualité possible,
Cn peut, dans certains cas, utiliser également le piston creux
EMI8.3
Goul.îe élérl:elzv 0' un four ue fusion servant à couler le .'.létal.
La coulée du lingot s'effectue alors par exemple de la façon. suivante : Le piston creux rempli de ,:,étal en fusion est accroché au bras
EMI8.4
5 au support 6 et .,teint;;nu par la fermeture à vrïl:ïe 7. La lJ.oule 1 ,,,,:.<i est fixé au bras 2, nouile dans le sens vertical, est déplace vers le 12Lr , ¯ y '' .., l; la face inférieure 8 du piston creux 4a s'applique presque contre la face correspondante de la fermeture 13.
On ouvre ensuite la soupape 2C à l'aine du bras oscillant 10 qui sup- porte cette soupape, en tournant la danivelle et l'on fait descendre le moule, de sorte que la chambre située entre les faces 8 et 13 se
EMI8.5
transforme en chambre de coulée 15 et se remplit. sirnaltanément, le métal qui se trouve dans cette chambre est cOml)rio.é par la face infé-
<Desc/Clms Page number 9>
rieure du piston creux, ce qui permet d'obtenir, même en maintenant la température de coulée à la plus basse valeur'possible, un parfait remplissage de cette chambre.
Lorsque le moule occupe sa position inférieure et lorsque, par conséquent, la face inférieure du piston 8 a presque atteint la niveau de l'extrémité supérieure du moule 1, on ferme le canal étroit 11 à l'aide de la soupape;20 au degré voulu pour que le métal puisse encore s'écouler pour parachever la coulée jusqu'à ce que le lingot ne recueille plus de métal. Ce canal étroit est ensuite complètement fermé. Le fond 3 est descendu et écarté du moule par rotation, et le lingot coulé est enlevé de son moule par en-dessous.
Lorsque la chose se révèle utile pour faire la coulée, on réalise dans la construction de l'appareil, les conditions nécessaires pour pouvoir faire descendre le fond 3 d'une longueur supplémentaire, en vue de donner au lingot une plus grande longueur, et après cela seulement, on écarte ce fond du moule en la faisant tourner.
La figure 4 montre un exemple de réalisation de l'invention. dans lequel le diamètre extérieur de la poche de coulée 21 est plus grand que le diamètre intérieur du moule 22. Le canal étroit 23 de vidange de cette poche de coulée est amené, dans le présent cas, juste au-dessus du moule, et l'on peut, en descendant tout doucement le fond du moule, augmenter la distance qui sépare le fond de la pièce à mouler du trou de coulée. On peut, avec ce nouveau dispositif., profiter également de tous les avantages du nouveau procédé.
La figure 5 montre une forme de réalisation de l'invention con- @ue spécialement pour couler des lingots en métal léger.
Dans cette forme de réalisation, la section du piston creux.85 qui sert de poche de coulée est également plus grande que celle du moule 24. Dans le présent cas, la pocha de coulée peut être appliquée juste au-dessus de la face supérieure du moule, de manière à créer au-dessous du canal .d'éjection de cette poche une chambre complètement fermée. Dans cet appareil, le canal d'éjection peut être centré à l'aide de butées 26. En faisant descendre le fond du moule 27, on peut modifier la distance du canal d'éjection au fond de la pièce à mouler au fur et à mesure que le moule se remplit.