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Procédé et dispositif de coulée par centrifugation d'anneaux et bandages métalliques, continus ou sectionnés,
Il est connu que lorsque on verse dans un moule animé d'un mouvement de rotation autour d'un axe vertical un métal enfusion, celui-ci est progressivement entraîné dans la rotation et sa surface libre prend une forie de révolution à méridienne de forme très sensiblement parabolique, à grand axe vertical.
La pente moyenne d'un élément de la méridienne sur l'axe de rotation est d'autant plus faible que la vitesse de cet élément est plus grande.
On peut obtenir par ce procède, après solidification,
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un anneau dont le métal présente des caractéristiques mécaniques améliorées par rapport à celles du même métal refroidi statique- ment; ce résultat est dû à l'élimination vers la face intérieure de l'anneau, d'une partie des inclusions et crasses non métalli- ques, et à la compression du métal sous l'action de la force centrifuge.
Si le métal arrive sans vitesse circonférentielle dans le moule tournant, il ne peut acquérir la vitesse de celui-ci que par les forces de frottement sur les parois et par son état de viscosité croissante dû au refroidissement. Dans ces condi- tions, l'élimination des impuretés vers le centre s'effectue dans un métal déjà, en partie pâteax, et par suite avec moins d'efficacité que si toute la masse du mtal était encore liquide dans sa forme d'équilibre en rotation.
En d'autres termes, l'épuration du métal est d'autant plus complète,.pour une même accélération centrifuge, que le métal est plus fluide dans son ensemble.
.Il est donc du plus grand intérêt d'obtenir la surface méridienne d'équilibre alors que tout le métal est encore fluide.
La présente invention a pour-objet de réaliser ces conditions. Elle consiste en un dispositif de coulée du métal communiquant à celui-ci une vitesse circonférentielle de m'me sens que celle de la paroi du moule tournant et sensiblement égale à celle-ci; de cette manière, la masse liquide prend immédiatement sa forme d'équilibre, et dès ce moment la force centrifuge joue efficacement son rôle dtépuration : les gaz et les inclusions prennent sans difficulté dans toute la masse grande encore liquide le chemin du centre.
Grâce à une/vitesse de rotation donnant une accélération centrifuge élevée, le dégazage et l'épuration sont ppussés très loin et le métal refroidi présente, de ce fait, dans tous les sens, des caractéristiques élevées, sans qu'il soit nécessaire d'avoir recours à un laminage ou à un ',forgeage,
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Les jets de métal venant frapper la coquille pourraient la. détériorer s'ils la frappaient toujours au même endroit et il en résulterait parfois des soudages; la surface du bandage ne serait pas parfaitement lisse du fait de la dégradation de la. coquille.
Four éviter cet inconvénient, le dispositif de coulée tourne en réalité à une vitesse légèrement supérieure à celle de la coquille; de la sprte les joints d'impact se déplacent d'une matière continue et réguliers. La différence des vitesses de rota; tion est telle que le n'il relatif de la coquille et du dispositif tournant de coulée soit égal à un tour ou à un nombre entier de tours pendant le temps de coulée.
Le procédé permet également de couler des éléments d'anneaux séparés par des plans passant par l'axe de rotation; segments plats pour laminage de tôles ou pour forgeage, segments de blooms ou de billettes ; pour lesréaliser, des cloisons rayonnantes assurent la séparation des éléments. La distribution rotative du. métal liquide permet de placer des quantités de métal égales entre les séparations, c'est-à-dire de réaliser des épaisseurs égales.
Le procède per.net encore de couler, après cette pre- mière introduction de métal, un autre métal qui forme un anneau intérieur concentrique au prêter, auquel il estintimement soudé si la deuxième coulée a succédé immédiatement à la première,
La constitution d'un tel anneau ou bandage formé de métaux de caractéristiques différentes permet de fabriquer par exemple des couronnes métalliques à tailler en dents d'engrenage, comme par exemple le métal de la denture (extérieure ou inté- rieure présentant des caractéristiques spéciales,
des bandages de roues de wagon dont la bande de roulement qui doit résister à l'usure est constituée d'un métal plus dur comme par exemple un acier auto-trempant au nickel-chrome-manganèse, un acier au manganèse (acier dit Hadfield)etc...
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Dans le cas particulier des bandages de roues, mono ou bimétalliques, il est du, plus grand intérêt d'obtenir ceux-ci par- faitement ronds et pouvant de ce fait être employés sans usinage de de la bande/roulement et du boudin; Le procédé à ce point de vue répond parfaitement aux conditions à réaliser: il présente, en effet, un axe de symétrie de remplissage, de solidification et de refroidissement d'on. homogénéité de la jante qui est parfai- tement pleine, et dont tous les points ont subi, sur les mêmes surfaces paraboloides concentriques à l'axe des pressions dynamiques identiques, et sur les mêmes plans horizontaux des . pressions statiques égales.
Sur le dessin joint est représenté un exemple d'éxécu- tion d'un dispositif de Mutée centrifuge conforme à la présente invention. Sur ce dessin :
La figure 1 est une demi¯coupe par l'axe de la coquille de coulée.
La figure 8 est une représentation en perspective du dispositif de coulée.
La figure 3 est une coupe par l'axe de l'ensemble de la machine' de coulée.
La figure 1 représente à titre d'exemple une coquille destinée à la coulée centrifuge des bandages de roues ; sonaxe de révolution vertical est désigné par CD. Elle est composée en raison des nécessités du démoulage, de trois parties H, B,
C, centrées par des emboîtements E. Les parties A et B peuvent d'ailleurs ne faire qu'une seule pièce, abc représente la méri- dienne de forme très sensiblement parabolique, d'équilibre en rotation, dont la pente moyenne par rapport à CD est d'autant plus faible que la vitesse de rotation est-plus grande.
Si la vitesse tangentielle V en, 6,est telle, 'par exemple , que V2 - K fois g, g étant l'accélération de la pesanteur et R R étant le rayon bF, la pente'moyenne de l'arc abc sur 1- age CD sera égale à 1K.
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La figure 2 représente en perspective un mode de réalisa- tion du dispositif de coulée, il se compose en principe d'un plateau G circulaire comportn plusieurs bras creux H communi- quant avec une colonne creuse 1 au pied de celle-ci. La colonne 1 est garnie de pierres réfraotaires avec trou central J, lequel communique à son extrémité inférieure avec les pierres réfrac- taires creuses garnissant les bras. Dans l'Un des bras 1, on a figuré la pierre rérractaire avec son trou central.
Le métal liquide introduitdans le canal ? par un entonnoir de coulée, comme cela est décrit plus loin, se répartit dans les canaux rayonnants L et est projet-- dans la coquille avec une vitesse circonrérentielle égale à celle des extrémites L des anneaux de coulée.
La figure 3 représente un mode de réalisation de l'ensemble de la machine.
Un bâti M, qui prend appui sur une semelle N et qui porte deux moyeux 0 et P alésés, sert de guide à un arbre ver- tical Q reposant sur une crapaudine T. Sur l'arbre Q est centré un plateau circulaire R reposant sur le moyeu 0 par ltinter- médiaire d'un roulement S. Le moyeu U du plateau R est tourné par exemple en forme de poulie pour recevoir un mouvement de rotation par courroie.
Sur l'arbre est calée une poulie V qui peut également recevoir un mouvement de rotation par courroie. Toutefois, les mouvements du plateau R et de l'arbre Q peuvent être détenus par tout autre moyen que celui décrit ci-dessus. Le plateau R reçoit la coquille ABC décrite plus haut, laquelle est centrée par rapport à l'axe de l'arbre Q par exemple par des goujons g.
L'arbre Q se termine à sa partie supérieure par un plateau W sur lequel repose, centré et entraîné par 'des goujons, le dispo- sitif de coulée.
Pour couler le bandage, on procède de la façon suivante:
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On met en mouvement à leurs vitesses respectives conve- nables les poulies U et V, et par conséquent la coquille et le dispositif de coulée. On introduit le métal par l'entonnoir, il descend dans le canal J se divise dans les canaux L et vient former à l'état liquide, le profil abc du bandage.
Quand celui-ci a pris une consistance suffisante, on arrête les mouvements, on enlève le dispositif: de coulée, puis la coquille, et on procède au démoulage du bandage. On démoule celui-ci dès que possible, afin d'éviter à la coquille de monter à une trop haute température,,.
REVENDICATIONS.
1. Dispositif de coulée par centrifugation avec intro- duction du métal lipide par le centre, dans lequel le métal es-t conduit jusqu'à proximité, de la coquille tournante par des canaux rayonnant autour du centre de telle sorte qu'il prend immédiatement la forme d'équilibre propre aux masses liquides entraînées dans un mouvement de rotation.