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"Perfectionnements au moulage mécanique par gravité de cadres métalliques légers.
La présente invention est relative au moulage mécanique par gravité de cadres métalliques de faible poids.
Dans la fabrication de cadres métalliques lé- gers à partir d'alliages d'aluminium non ferreux, on em- ploie des matrices en métal lourd qui doivent être usinées, Pour empêcher le métal fondu, qui est versé à environ 720 C., de se refroidir jusqutau point de solidification voi- sin de 550 C., avant que la matrice ne soit remplie, celle- ci doit être maintenue à une température élevée.
Etant donné la masse de métal incorporée dans
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la matrice, cette dernière doit être refroidie par des courants d'air dirigés sur elle afin de produire un effet de "réfrigération" c'est-à-dire un refroidissement rapide.
Il est évident qu'une grande quantité de chaleur doit en- suite être employée pour ramener la matrice à l'état ther- mique qui assurera une fluidité parfaite du métal pendant l'opération de coulée suivante.
A moins que la "réfrigération" ne soit effec- tuée de manière efficiente, le moulage produit est fragile et de faible résistance mécanique.
Un procédé pour le moulage mécanique par gra- vité d'un cadre léger en alliage d'aluminium non ferreux suivant la présente invention est caractérisé en ce que le moulage du métal s'effectue dans des matrices à parois minces chauffées, et en ce qu'on laisse subir au métal fondu un effet de "réfrigération" par radiation à partir de la matrice.
Si l'on opère suivant le procédé spécifié ci- avant, on peut obtenir un cadre bien compact et bien duc- tile.
Le procédé de moulage mécanique par gravité suivant la présente invention est, de préférence, encore caractérisé en ce qu'on moule simultanément un second cadre dans une matrice parallèle et cela de manière que le mé- tal nécessaire pour les deux cadres coule en même temps dans des directions opposées, en sorte que le métal fraî- chement versé d'un des cadres communique de la chaleur à l'autre pour empêcher la solidification dans chaque matri- ce.
Si l'on opère suivant le procédé spécifié ci- avant, on réalise une économie considérable en ce qui con- cerne le coût du chauffage des matrices dans les opérations de moulage mécanique par gravité.
La présente invention concerne également une ma- , , 1
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trice multiple pour le moulage par gravité de cadres mé- talliques légers, cette matrice comprenant des éléments métalliques minces superposés, dont les bords transversaux ont une forme qui correspond à un profil du cadre à mouler, des éléments d'espacement plats disposés entre les bords des éléments métalliques minces et dont la largeur décroît progressivement vers le bas de la matrice, et des éléments d'espacement similaires disposés vers l'intérieur à une certaine distance des dits bords, entre les éléments métal- liques minces et de largeur progressivement décroissante vers le haut de la matrice, en sorte que des moulages exac- tement similaires sont obtenus entre chaque paire d'élé- ments métalliques minces,
les trous de coulée des éléments métalliques minces alternants étant ménagés à une extrémi- té de la matrice et les trous de coulée des éléments métal- liques minces intermédiaires étant ménagés à l'extrémité opposée de la matrice.
Toutefois, la matrice est, de préférence, consti- tuée par des cadres métalliques minces continus et super- posés, dont chacun a une forme transversale qui correspond à un profil du cadre à mouler, les cadres minces étant espacés, d'une part, par des éléments plats extérieurs de largeur progressivement décroissante vers le bas et d'autre part, par des éléments plats intérieurs de largeur progres- sivement décroissante vers le haut de la matrice multiple, en sorte que des moulages exactement similaires sont obte- nus entre chaque paire des cadres minces, les trous de cou- lée des cadres alternants étant ménagés à une extrémité de la matrice et les trous de coulée des cadres intermédiaires étant ménagés à l'extrémité opposée de celle-ci.
Il résulte de ce qui précède, qu'en comparaison des matrices les @ métalliques solides actuellement en usage, toutes les formes de réalisation de la présente in- vention contiennent, à cause de la section mince des matri- , ,
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ces, très peu de métal à chauffer pendant une opération de moulage. Il s'ensuit que, du moment que la chaleur est en- levée, on peut réaliser un refroidissement rapide par radia- tion, ce qui assure l'effet de "réfrigération".
Des formes de réalisation préférées de la pré- sente invention comprennent la combinaison avec une matri- ce multiple comprenant des cadres métalliques minces con- tinus et superposés, 4 ainsi qu'il vient d'être décrit, de moyens disposés dans les cadres de moulage et destinés à induire un courant électrique à travers lesdits cadres, de faqon à les chauffer.
A un autre point de vue, la présente invention comprend également la combinaison avec une matrice multi- ple comprenant les cadres métalliques minces continus et superposés mentionnés ci-dessus, d'un enroulement primaire autour d'une branche d'un noyau feuilleté en forme de "U" une pièce en forme d'étrier amovible complétant ledit noyau, l'enroulement secondaire étant constitué par les cadres métalliques minces assemblés quand ils sont engagés sur le noyau, en sorte que la matrice multiple devient la secondaire d'un transformateur électrique comprenant ledit enroulement primaire et est chauffée par le courant induit par l'enroulement primaire dans la secondaire.
La présente invention concerne dès lors égale- ment un procédé pour mouler mécaniquement par gravité des cadres métalliques légers, lequel procédé est caractérisé en ce qu'on construit une matrice multiple sous forme d'une structure feuilletée et en ce qu'on constitue de cette ma- trice un secondaire d'un transformateur électrique.
Afin que l'invention puisse être mieux comprise, on décrira à présent à titre d'example, quelques formes de réalisation préférées appliquées au moulage simultané d'une pluralité de cadres légers en alliages d'aluminium non ferreux, en se référant aux dessins ci-joints dans
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lesquels : la figure 1 montre schématiquement une forme de cadre métallique léger moulé; la figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1; la figure 3 montre schématiquement une partie d'une matrice multiple pour le moulage de cadres tels que celui représenté à la figure 1; la figure 4 est une vue dans la direction de la flèche "A" (figure 3) montrant la disposition des trous de coulée dans la matrice ; la figure 5 montre schématiquement et à plus grande échelle une partie d'une autre forme de réalisation d'une matrice multiple ;
la figure 6 montre schématiquement et à plus grande échelle une partie d'une autre forme de réalisation d'une matrice multiple ; et la figure 7 montre schématiquement un dispositif pour chauffer une matrice.
La figure 1 illustre schématiquement un châssis de fenêtre métallique léger qui doit être moulé dans une matrice à décrire ci-dessous, le cadre ayant, comme le mon- tre la figure 2, une section sensiblement en forme de Z,
La matrice multiple représentée schématiquement à la figure 3 comprend des cadres en acier mince continus et superposés 10 fabriqués à partir de tôle, par exemple de calibre standard 10, ou à partir de sections d'acier lami- nées à chaud ou à froid d'une minceur appropriée allant, par exemple, jusqu'à 1/4"dans la bride.
Les cadres métalliques superposés 10 ont chacun une forme transversale telle qu'il constituent un jeu de cadres pouvant s'emboîter l'un dans l'autre, Ses cadres sont espacés à leurs périphéries inté- rieure et extérieure, afin de ménager entre eux des espaces d'air 11, constituant pat exemple des cavités de coulée.
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Les éléments d'espacement 12 peuvent être four- nis en fixant sur le côté inférieur de chaque cadre métal- lique et en relation d'espacement voulue, des cadres de renforcement en tôle du même calibre, en sorte que les es- paces d'air 11 ont une profondeur égale au calibre du métal employé pour faire les cadres métalliques.
Dans cette construction, les éléments d'espace- ments peuvent être eux-mêmes des cadres 10, fixés aux ca- dres métalliques par soudure électrique par points ou par rivetage.
Suivant une autre forme de réalisation illustrée schématiquement à la figure 5, les bords intérieurs et ex- térieurs 10 a et 10 b de chaque cadre métallique peuvent être repliés sous le cadre métallique afin de constituer les éléments d'espacement 11.
La figure 6 montre schématiquement une matrice multiple, dont les cadres 10 sont en acier laminé. Comme l'indique le dessin, les éléments d'espacement sont, dans ce cas, formés par augmentation de l'épaisseur des périphé- ries intérieure et extérieure des cadres 10. Lorsqu'on emploie des cadres d'acier laminé , les parois de l'âme peuvent être légèrement convergents, comme on le voit à la figure 5, dans laquelle la convergence est toutefois exagé- ré pour plus de clarté. L'inclinaison est localisée d'un côté de l'âme et a pour résultat le moulage de cadres qui ont une âme de section renforcée.
Pour que les cadres moulés aient chacun la même grandeur, les éléments d'espacement prévus à l'extérieur du cadre métallique ont une largeur progressivement décrois- sante vers le bas de la matrice multiple, et les éléments d'espacement intérieurs ont également une largeur progres- sivement décroissante mais vers le haut de la matrice mul- tiple, comme on le voit dans les dessins, en sorte qu'entre chaque paire de cadres métalliques 10 des espaces d'air 11 de volumes exactement identiques sont prévus.
Pour obtenir @
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ce résultat avec la forme de réalisation montrée à la fi- gure les cadres 10 sont de construction identique et peuvent, si on le désire, être mis en position pour former une matrice multiple par l'emploi d'éléments d'espacement 12a, représentés en traits mixtes. quand on désire que les cadres moulés soient de grandeur différente, les éléments d'espacement exté- rieurs et intérieurs des cadres métalliques 10 peuvent être disposés de manière telle que les espaces d'air 11 entre les cadres 10 soient de volume différent, et les cadres moulés produits à l'aide d'une telle matrice peuvent alors être emboités l'un dans l'autre, comme il est néces- saire dans le cas d'un châssis métallique comprenant un cadre extérieur fixe auquel un cadre intérieur est relié par charnière.
Dans tous les cas, des moyens de serrage appro- priés (non représentés) sont prévus pour maintenir les cadres 10 emboîtés l'un dans l'autre en position relative pendant le moulage. Après refroidissement des cadres mou- lés, les moyens de serrage sont enlevés, en sorte que les cadres 10 peuvent être .levés et les cadres moulés enle- vés de la matrice.
Les trous de coulée 9, représentés schématique- ment à la figure 4, sont formés de manière à alterner avec les espaces d'air à .'une extrémité de la matrice multiple, et à l'autre extrémité de la matrice multiple, des trous de coulée conduisant aux espaces d'air intermédiaires sont prévus, en sorte que, lorsque le métal est introduit aux côtés opposés de la matrice multiple, le métal chaud passe, dans chaque espace contigu en directions opposées, comme indiqué par les flèches F, au point situé à mi: chemin de la matrice auquel les deux courants de métal ont perdu une proportion considérable de leur chaleur.
Ainsi, au point médian susdit, les courants de métal peuvent être refroidis
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à 600 C et être à une température voisine du pont de solidification du métal, en sorte que le métal ne peut plus dépasser ce point médian. Mais au delà de ce point, les courants de métal passent dans une zone de la matrice qui a reçu de la chaleur du métal fondu fraîchement amené à une température d'environ 720 C. Etant donné la conduc- tibilité calorifique accrue des minces cadres métalliques 10 le métal n'a plus tendance à se solidifier et peut rem- plir tout l'espace de mbulage.
Toutefois les cadres métalliques 10 peuvent être chauffés avant une opération de moulage en disposant un assemblage de cadres métalliques emboîtés l'un dans l'autre dans un four à mouffle ou un autre four, mais, comme il est expliqué ci-dessous, il est préférable de pré- voir des moyens de chauffage à l'intérieur de l'assemblage de cadres en sorte que la chaleur ainsi appliquée passe de l'intérieur vers l'extérieur des cadres en tôle.
On aura observé qu'en donnant aux cadres métal- liques 10 la forme décrite ci-dessus et eh prévoyant les renforcements ou les éléments d'espacement 11 décrits ci- dessus, on obtient en fait une structure feuilletée, et les expériences ont montré que cette structure peut être considérée comme le secondaire d'un transformateur électri- que.
A cet effet, la matrice peut être recouverte d'un revêtement réfractaire convenable et un lubrifiant peut être appliqué au métal de manière à isoler une lamelle d'une autre. La matrice, ainsi constituée, est isolée de manière appropriée pour devenir un enroulement secondaire d'un transformateur électrique.
En conséquence, l'assemblage peut, comme montré schématiquement à la figure 7, être engagé sur un noyau feuilleté 13 d'un transformateur en forme de "U", complété par une pièce formant étrier 14 amovible pour permettre à , ,
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l'assemblage d'être engagé sur le noyau. Sur la branche du transformateur ne portant pas l'assemblage de cadres, est enroulé un enroulement primaire 15. Ainsi, quand un courant circule dans le primaire, un courant est induit dans l'as- chauffés semblage, en sorte que les cadres métalliques 10 sont/de l'intérieur vers l'extérieur, les expériences ont démontré qu'avec une telle forme de construction, la quantité exacte de chaleur nécessaire pour assurer une bonne fluidité du courant de métal peut être fournie à l'assemblage jusqu'à ce que les cavités de moulage soient remplies.
A ce moment, on coupe le courant, ce qui permet un refroidissement ra- pide. Le refroidissement peut, si on le désire, être accé- léré de manière évidente par insufflation d'un courant d'air de refroidissement à travers l'assemblage.
Il résulte de ce qui précède que des cadres métalliques minces, par exemple, des cadres de 1/8 pouce d'épaisseur et qui ont, par exemple, un périmètre de 10 pieds, peuvent être moulés exactement et facilement. En outre, quand on donne aux bords des cadres une forme appro- priée, on peut obtenir un moulage d'un profil prédéterminé, présentant en particulier une section en forme de Z, ce qui est particulièrement utile pour la fabrication de châs- sis de fenêtres ou de cadres pour baies de fenêtres.
Pour prévenir l'oxydation des cadres métalliques 10, on peut les pourvoir d'un revêtement protecteur, par exemple d'alumine .. Ainsi la composition connue sous le nom d'alumine micronisée, convient yrès bien comme revête- ment protecteur.
Un assemblage de cadres de moulage 10 formant la structure feuilletée est introduit dans le circuit du transformateur,après enlèvement de la pièce formant étrier 14. Celle-ci est ensuite remise en place et un courant est induit dans le circuit. Des moyens thermostatiques (non représentés) peuvent être prévus pour couper automatiquement
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le courant quand la matrice multiple a atteint la tempé- rature convenable.
Le métal est ensuite versé dans l'assemblage chaud et lorsque le refroidissement est terminé, la pièce 14 est levée et l'assemblage de cadres 10 enlevé, pendant que l'assemblage ainsi enlevé continue à refroidir jus- qu'à pouvoir être manipulé, on peut placer un autre assem- blage dans le circuit du transformateur.
Les moulages sont enlevés d'un assemblage par enlèvement des cadres métalliques dès que les cadres mou- lés solides peuvent eux-mêmes être enlevés.
Il est à noter à présent que, lors du moulage de cadres légers de grand format à l'aide de matrices métalliques solides existantes, le métal se contracte pen- dant son refroidissement et que des sollicitations nuisi- bles prennent naissance dans le moulage, étant donné que la matière contrecarre la contraction. Enfin, il est extrê- mement difficile d'enlever le moulage.
Si l'on emploie une matrice multiple construite suivant la présente invention, le moulage peut facilement être enlevé et cet enlèvement peut s'effectuer avant que les sollicitations nuisibles n'aient pu prendre naissance.
Grâce à la présente invention, un moyen relati- vement simple pour mouler des cadres légers d'alliages d'aluminium non ferreux est obtenu, le moulage peut s'ef- fectuer à relativement peu de frais et dans des conditions de température précises, en sorte qu'on peut obtenir un produit de qualité excellente.
En outre, les procédés de moulage mécanique suivant la présente invention sont extrêmement économiques en ce qui concerne la consommation de chaleur et en ce qui concerne le travail dépensé dans l'opération de moulage proprement dite et dans l'enlèvement des mouléges de la matrice.