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Modèle creux pour fonderie et procédé pour sa confection et pour son utilisation.
La présente invention concerne la technique de la fonderie en général et, plus particulièrement, un modèle perfectionné ainsi qu'un procédé pour sa confection et pour son utilisation.
Le modèle'sera décrit ci-après en référence au dessin annexé, et supposé fait en une matière telle qu'elle, est indiquée par le Brevet américain ? Pre 542. 090, et utilisée pour la coulée d'objets en métaux et alliages à point
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de fusion élevé, mais il est bien entendu que le principe de l'invention n'est pas limité à la matière particulière indiquée, ni à l'utilisation particulière du modèle.
Un des principaux buts de la présente invention est de créer un modèle perfectionné permettant de pratiquer une cavité de coulée dans un moule réfractaire, ce modèle étant réductible pour son extraction du moule et constitué pour permettre un usage répété.
Un autre but de l'invention est de créer un modèle réductible fait en une matière relativement tenace, résistant à l'usure et aux constituants de la matière du moule réfractaire, et résistant également à l'effet d'abrasion de cette matière, tout en permettant une -séparation automatique de la matière du moule, ce modèle réductible étant plus particulièrement formé par un corps creux fait en caoutchouc ou une matière similaire au caoutchouc.-
Un autre but de l'invention est de créer un modèle réductible à un degré tel qu'il soit possible de l'éxtraire d'un moule présentant des parties en retrait, sans qu'il soit nécessaire de diviser le moule en plusieurs parties pour permettre l'extraction du modèle, ou de prévoir des surfaces inclinées ou coniques dans le moule pour assurer l'extraction.
Un autre but de l'invention est de créer un dispositif qui, pendant la confection du moule réfractaire, permet de maintenir le modèle creux réductible à la forme nécessaire à l'établissement de la cavité de coulée correspondant à l'objet à fabriquer, ce dispositif permettant par ailleurs de réduire.le modèle en vue de son extraction du moule.
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Un autre but de l'invention est de créer des perfectionnements au procédé de confection du moule réfractaire, et d'autres perfectionnements au procédé de coulée des objets dans ce moule, ainsi que des'perfectionnements au procédé de confection du modèle creux réductible.
D'autres buts et avantages de-l'invention ressortiront de la description détaillée ci-après, en regard du dessin annexé à titre d'exemple, sur lequel :
La fig. 1 est une vue en élévation latérale d'un modèle-prototype simplifié à titre d'exemple, et montre ce modèle appliqué sur un support ou noyau pour l'établissement de la cavité de moulage du modèle réductible.
La fig. 2 est une vue en bout du modèle et du support d'après la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en coupe du support placé à l'intérieur de la cavité du moule produite par le modèletype et du support indiqué sur les figs. 1 et 2 pour l'achèvement des contours de la cavité de moulage, ce support maintenant la forme creuse du modèle réductible.
La fig. 4 est une vue en bout du support représenté sur la fig. 3.
La fig. 5 est une vue en coupe montrant le moule obtenu avec le modèle et le support d'après les figs. 1 et 2, ainsi que le support d'après les figs. 3 et 4 occupant la position pour le maintien de la forme creuse du modèle réductible.
La fig. 6 est une vue en plan de dessus montrant le modèle creux réductible appliqué sur un support destiné à maintenir le modèle à la forme nécessaire à l'établissement d'une cavité de coulée de l'objet à fabriquer.
La fige ? est une vue en coupe montrant plus ou moins schématiquement l'opération de confection du moule réfractaire à l'aide du modèle creux réductible.
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La fig. 8 montre l'opération de la réduction du modèle en vue de son extraction du moule réfractaire.
La fige' 9 est une vue en élévation latérale d'un modèle creux flexible pour le moulage du couvercle de moule.
La fig. '10 est une vue en plan de dessus du modèle indiqué sur la fig. 9.
La fig. 11 est une vue en coupe montrant l'opération de moulage du couvercle de moule.
La fig. 12 est une vue du couvercle d'après la fig.
Il* monté sur le moule réfractaire pour l'introduction, dans la cavité du moule, du métal, alliage ou autre matière convenablement dosée pour la coulée de la pièce finale.
D'après le dessin, le modèle-type 5 est façonné suivant la forme de l'objet à fabriquer et présente de. préférence tous les petits détails de cet objet. Il peut être fait en un métal, alliage, ou autre matière appropriée. En fait, il représente le prototype exact de l'objet coulé en métal.
La forme du modèle 5 varie suivant la forme de l'objet à couler. Le modèle-type particulier, choisi pour l'explication, se présente sous la forme d'une roue héli- coidale concave, d'un pignon, d'une roue dentée, ou d'un élément similaire, dans lequel est pratiqué un évidement axial 6 comportant une rainure à clavette 7. Le support 8 comporte une bride ou tête 9 et un axe 10 s'ajustant dans l'ouverture 6 et portant une languette 11 destinée à s'engager dans la rainure 7. Le modèle 5 et le support 8 présentent de préférence une surface extrêmement lisse, et leur constitution est par ailleurs telle qu'elle permette d'obtenir des surfaces de coulée très lisses dans les éléments du moule formé sur le modèle 5 et le support 8.
Pour la mise en oeuvre de l'invention, on forme un moule divisé sur le modèle 6, par exemple de la manière
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décrite en détail au Brevet américain N 2.306.516. Ainsi que le montre la fig.,5, le moule divisé ainsi obtenu se compose d'éléments 12 et 13 faits en une matière appropriée quelconque, de préférence un alliage à bas point de fusion, par exemple un alliage étain-bismuth, tel qu'il a été décrit en détail au Brevet précité. Les éléments 12 et 13 du moule sont de préférence renforcés par des châssis extérieurs 14 et 15, par exemple en fonte ou une autre matière appropriée. Après l'achèvement du moule divisé 12, 13;, les éléments sont.séparés et le modèle principal 5 ainsi que le support 8 sont retirés.
Ils laissent une cavité de coulée dont la partie 16 a la forme de l'objet à fabriquer et reproduit tous les petits détails du modèle principal.
L'opération suivante consiste à mouler le "sous-modèle" creux et réductible dans le moule divisé 12, 13. A cet effet, les éléments 12 et 13 sont assemblés, et le support 18 est placé (fig.5) dans la cavité 16 formée par le modèle principal 5 et le support 8. Le support 18 (figs. 3 et 4), qui est de préférence fait en métal et présente une surface extrêmement lisse, repose par son embase (fig.5) dans la partie 19 de la cavité formée par l'embase du support 8. Le support 18 comporte un prolongement annulaire 19' permettant de réaliser la fonne creuse du modèle réductible, et un axe 20, portant une languette 21, et prévu pour pratiquer dans le modèle réductible un évidement correspondant à l'évidement 6 du modèle principal, et une rainure correspondant à la rainure 7 du modèle principal.
De préférence, les éléments 12 et 13 du moule sont munis de chevilles de centrage ou d'autres moyens appropriés (non représentés), destinés à assurer le centrage exact des éléments l'un par rapport à l'autre. Après'la mise en place du support 18 dans l'un des éléments du moule, la
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cavité 16 de cet élément et la cavité 16 de l'autre élément peuvent être remplies aussi complètement que possible avec un caoutchouc approprié ou un composé de caoutchouc à l'état brut. Après l'assemblage des éléments 12 et 13 du moule, ces éléments sont maintenus appliqués l'un sur l'autre de préférence sous pression.
Si on le désire, et tout en main- tenant les éléments 12 et 13 assemblés, on peut remplir da- vantage la cavité de moulage par injection de caoutchouc ou d'un composé de caoutchouc à travers une ouverture 24, en vue de l'expulsion aussi complète que possible de l'air que contient la cavité.
Ensuite, les éléments 12 et 13 étant toujours maintenus assemblés, de préférence sous pression, on injecte dans la cavité 16 par l'ouverture 24, de préférence sous pression, du caoutchouc à l'état brut, un composé dé caout- chouc, du latex ou une autre matière similaire au caoutchouc, naturelle ou synthétique, et le caoutchouc, ou la matière si- milaire au caoutchouc, est vulcanisé avec maintien de la pression. Le caoutchouc ou la matière similaire au caoutchouc est d'une composition telle que la vulcanisation ait lieu à une température inférieure au point de ramollissement ou de détérioration des éléménts 12 et 13 du moule.
Par vulcanisation du caoutchouc ou de la matière similaire au caoutchouc, avec maintien de la pression, on obtient que la cavité de moulage soit complètement remplie- et donne ainsi un sous-modèle 26-creux et réductible, façonné extérieurement à la forme de l'objet à fabriquer et reproduisant tous les petits détails de celui-ci. Les éléments 12 et 13 du moule sont ensuite séparés et' le modèle 26 ainsi que le support 18 sont retirés. On peut alors séparer le modèle 26 du support 18. La masselotte peut être sactionnée à fleur de l'extrémité du modèle 26, et le modèle creux réductible est prêt à l'usage.
Le modèle creux et réductible 26, en caoutchouc
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ou une matière similaire au caoutchouc, convient à un -usage répété, ce qui évite la nécessité de la confection d'un nouveau modèle pour chaque moule réfractaire, comme dans les procédés connus comportant l'emploi d'un modèle en cire, par exemple. -Le modèle 26 est tenace, résiste à l'usure et aux constituants de la matière réfractaire formant le moule réfractaire aggloméré ou ses éléments. Ce modèle résiste également à l'action abrasive de la matière du moule réfractaire, et se sépare automatiquement de cette matière.
La constitution extérieure du modèle est telle qu'elle assure une surface très lisse de la cavité de coulée du moule, et qu'elle reproduise tous les petits détails. Les objets coulés dans la cavité du moule formé par le modèle 26 présentent une surface extrêmement lisse et une grande finesse de détails, et n'exigent qu'un finissage très réduit sinon nul après ,la coulée.
Pour la confection d'un moule réfractaire, le modèle 26 est par exemple monté sur un support 28 (fig. 6, 7) comportant une embase 29 et un prolongement annulaire 30 s'ajustant à l'intérieur du modèle creux 26, pour maintenir celui-ci sous la forme nécessaire à l'obtention d'une cavité de coulée correspondant à l'objet à fabriquer. On peut prévoir des trous d'aération 31 grâce auxquels la paroi intérieure du modèle 26 peut s'appliquer exactement sur le support 28. Un châssis de moulage 32, résistant à la chaleur, est monté autour du support 28 et .son centrage est assuré par des saillies 33, par exemple.
Le châssis 32 est ensuite rempli, par l'ouverture 34, avec un mélange humide de matière de moulage appropriée quelconque. Ce mélange humide ou plastique est de préférence tassé et serré par vibration, par exemple, contre la surface du modèle 26. On le-laisse ensuite durcir pour obtenir un moule réfractaire 35 rigide, à tenue propre, ou aggloméré.
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Le support 28 est retiré et on le remplace par une plaque 38 de la manière indiquée sur la fig. 8 ; la position de cette plaque est déterminée par les saillies
33 par rapport au châssis 32. La plaque 38 présente une ou- verture 39 débouchant dans la cavité 40 (fig. 8) du modèle 26. l'aide d'un tuyau souple 41 raccordé à une pompe à vide (non représentée) l'air de la cavité intérieure du modèle 26 peut être évacué, ou sa pression peut être suffisamment abaissée pour produire une contraction du modèle permettant son extraction hors du moule 35, malgr,é les reliefs provenant de la concavité de la périphérie du modèle. Le modèle 26 peut ensuite être remonté sur le support 28 et utilisé pour la confection d'un autre moule.
Grâce à son élasticité, le modèle sur lequel on forme le moule réfractaire peut reprendre sa forme initiale après la contraction ou la déformation, pour la reproduction exacte des objets à fabriquer.
Dans le mode de mise en oeuvre particulier de l'invention choisi pour l'explication, un modèle creux réductible 46 (figs. 9 et 10) est généralement moulé de la'ma- nière et, de préférence; avec la matière indiquée pour le .moulage du modèle creux réductible 26.
Le modèle creux réductible 46 est monté sur un support 48 (fig.11) comportant une embase 49 et un prolongement 50 qui s'ajuste à l'intérieur du modèle 46 pour maintenir celui-ci à la forme de l'ouverture 52 du couvercle 53 prévu pour là réception ou la coulée du métal fondu. Un trou d'aération peut être prévu en 54, afin que le modèle 46 puisse s'ajuster exactement au support 48. Un.châssis de moulage 56 résistant à la chaleur est monté et centré par rapport au support 48, par exemple à l'aide de saillies de centrage 33. Une plaque 60 peut être appliquée sur le châssis 56 de la manière indiquée sur la fig. 11.
Le châssis 56 est ensuite rempli, par l'ouverture 62, avec un mélange humide de matière de moulage réfractaire
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d'un genre connu¯ou approprié, par exemple avec le mélange plastique indiqué pour la confection de l'élément réfractaire' 35. L'élément réfractaire 63 du couvercle peut être introduit, par exemple, à travers l'ouverture 64 de la plaque 60.
De préférence, le mélange humide ou plastique est tassé et serré par vibration, par exemple, en contact avec le modèle creux réductible 46. On le laisse ensuite durcir pour obtenir le couvercle 53 rigide à tenue propre, ou aggloméré, comportant l'élément 63. Le support 48 et la plaque 60 sont retirés, après quoi le modèle 46 peut être réduit et extrait.
Le couvercle 53 est appliqué par son élément 63 sur le moule réfractaire 35 de la manière indiquée sur la fig. 12.
D'après la description qui précède, le couvercle 53 est coulé séparé du moule 35, mais il est bien entendu que ce couvercle peut également être coulé sur le moule, ou inversement, si on le désire, ceci pour obtenir un ajustement rigoureux et une conformation correspondante du moule réfractaire 35 et du couvercle 53.
Après le montage du couvercle 53 sur le moule réfractaire 35, on peut couler dans la cavité 70 (fig.12), à travers l'ouverture 52 du couvercle, ou introduire d'une au- tre manière un métal fondu, par exemple un alliage cobaltchrome, ou un autre métal ou alliage à point de fusion élevé, ou encore une autre matière présentant les propriétés désirées pour,la pièce finale.
Si on le désire, on peut appliquer le vide à l'ouverture 34 du châssis 32 (fig.12), et aspirer de cette manière le métal en fusion dans la cavité du moule à travers le corps relativement poreux du moule réfractaire 35, pour assurer de cette manière un remplissage complet et une reproduction de tous les détails de la cavité 70. La pièce obtenue, qui peut être extrêmement dure et difficile à usiner, présente une surface très lisse et reproduit tous les petits détails. Elle n'exige qu'un finissage réduit, sinon
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nul, après la coulée. Après cette dernière, le moule ré- fractaire 35 peut être brisé pour le démoulage, d'une m a- nière bien connue.
Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée aux détails ni aux modes de réalisation décrits et représentés et que, sans s'écarter du principe, on pourra imaginer-d'autres variantes et modifications.
REVENDICATIONS --------------
1. Modèle creux pour fonderie caractérisé en ce qu'il est déformable élastiquement, de sorte qu'il est possible de l'extraire de la matière moulée et solidifiée autour et à l'intérieur de lui, malgré les étranglements éventuels qui peuvent s'opposer à sa sortie.