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Modèle et procédé pour la confection de moules refrac- taires.
La présente invention concerne la technique de la fonderie en général, et, plus particulièrement, un modèle et un procédé perfectionnés pour la confection de moules réfractaires.
Dans le procédé usuel pour la confection de mou- les du genre particulier envisagé, le modèle, façonné à la forme de l'objet à fabriquer, est généralement fait en cire ou une autre matière à bas point de fusion destinée à être fondue et éliminée par Inaction de la chaleur pour former, par exemple, la cavité désirée de ooulée dans le moule.
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Ces modèles, faits en cire ou autre matière à bas pont de fusion fondue et éliminée par Inaction de la chaleur après la confection du moule, ne peuvent donc servir qu'une seule fois, et 11 est nécessaire de refaire un nouveau modèle pour chaque moule à confectionner.
D'autre part, ces modèles connus sont relative- ment fragiles et affectés par les conditions de températu- re. Il est nécessaire de les manipuler avec précautions pour empêcher leur rupture ou leur déformation. Il est éga- lement nécessaire de surveiller attentitement la composi- tion de la cire, par exemple pour l'adapter aux conditions atmosphériques, et plus particulièrement aux conditions de température au moment de l'emploi du modèle.
Pour le moulage de ces modèles fragiles, la cire ou une autre matière à bas point de fusion est fondue et généralement introduite dans un moule froid, ce qui exige une très grande attention pour éviter les retraits et les inexactitudes du modèle qui en résultent. De plus, la cire ou autre matière pour le moulage de modèles peut contenir des bulles d'air. C'est pourquoi, si le modèle est exposé à une élévation suffisante de la température, non seule- ment ce modèle subit un ramollissement intempestif, mais l'air inclus peut se dilater et entraîner un gonflement et une déformation du modèle.
D'autre part, ,la cire ( par exemple) se dilate considérablement lorsque sa température est élevée vers le point de fusion, en partant d'un état relativement chaud, ce qui exige une grande attention pour éviter la rupture éventuelle ou une autre détérioration du moule au moment où on élimine le modèle. Il est également nécessaire de veiller à éviter la désintégration ou autre aotion nuisi- ble pour la surface de coulée du moule qui puisse donner
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des moulages à surface rugueuse, présentant des inclusions
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et de* pttrt.. de tlno*" deua lao t4t*llet d%too V",' .).\'" '" à la pénétration de cire fondue dans la surface de @ du moule réfractaire.
L'un des principaux buts de la présente invention est de créer un modèle perfectionné pour la confection de moules réfractaires, destiné à un emploi répété, ne présen- tant pas les inconvénients des modèles fragiles en cire ou autre matière à bas point de-fusion employés antérieure- ment, et dont la constitution assure une surface très lisse et une grande finesse de détails à la surface de coulée du moule, ce qui conduit à la coulée d'objets présentant éga- lement une surface très unie et une grande richesse de dé- talles tout en n'exigeant qu'un finissage très réduit, si- non nul, des objets après l'opération de coulée.
Un autre but de l'invention est de créer un modèle destiné à un usage répété, façonné à la forme de l'objet à fabriquer et fait en une matière tenace et résistant à l'u- sure et à l'action des constituants de la matière réfractai. re du moule aggloméré ou d'une partie de ce moule, cette ma- tière résistant,d'autre part, à l'effet abrasif de la matiè- re réfractaire du moule et se séparant automatiquement de cette matière,
Un autre but de ltinvention est de créer un modèle destiné à un usage répété, façonné à la forme de l'objet à fabriquer et contenant un caoutchouc ou une matière en général similaire au caoutchouc.
Un autre but de l'invention est de créer un modèle en caoutchouc, ou une matière en général similai re au caout- chouc, d'une élasticité suffisante pour permettre son ex- traction d'un moule réfractaire, malgré la présence de creux en retrait ou similaires, ce modèle reprenant automatiquement sa forme initiale désirée dès qu'il est extrait du moule.
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Un autre but de l'invention est de créer des per- fectionnements au procède de confection d'un moule ou d'u- ne partie de moule et, en particulier, d'un moule réfrac- taire divisé, sur un modèle perfectionné suivant la pré- sente invention*
Un autre but de l'invention est de créer des perfectionnements en vue de l'obtention d'un refroidisse- ment plus rapide de l'objet coule, et d'un objet résul- tant à grain plus fin et plus dense.
Dtautres buts et avantages de l'invention ressor- tiront de la description détaillée ci-après en regard du dessin annexé à titre d'exemple sur lequel :
La fig. 1 est une vue en coupe d'un modèle-type ou *prototype" dtune forme simplifiée indiquée à titre d'exemple.
La fig. 2 est une vue en coupe plus ou moins schématique d'un moule confectionné aveo le modèle-type diaprés la fig.1, et montre un modèle intermédiaire sui- vant la présente invention obtenu avec ce moule.
La fig. 3 est une vue en coupe montrant plus ou moins schématiquement l'opération de confection de l'une des parties ou sections du moule réfraotaire.
La fige 4 est une vue de l'ensemble des éléments du moule réfractaire, avec l'objet coulé en place dans ce moule.
La fig. 5 est une vue en élévation d'un autre mode de réalisation du modèle-type.
La figé 6 est une vue en coupe similaire à celle de la fig. 2 et montre un moule confectionné avec le modèle d'après la fig. 5, ainsi que le modèle intermédiaire sui- vant la présente invention moulé dans ce moule.
La fig. 7 est une vue en coupe représentant plus ou moine schématiquement l'opération de confection de l'un
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des lamenta du moule réfractaire$ avec le modèle intermé- diaire coulé dans le moule d'après la fig. 6.
La fig. 8 est une vue en coupe montrant l'opéra- tion de confection de l'autre élément du moule réfractaire correspondant à l'élément réfractaire représenté sur la fig. 7.
Diaprés le dessin, le modèle 5 utilisé pour le mode de mise en oeuvre de l'invention d'âpres les fige 1 à 4, qu'on appellera ci-après le "modèle-type", est façonné à la forme de l'objet à fabriquer, et il reproduit de pré- férence la finesse de tous les détails de l'objet. Il peut être fait en métal, alliage ou autre matière appropriée. En fait, il représente le prototype exact de l'objet coulé en métal,,
Le modèle 5 représenté est d'une forme tronooni- que et il présente une bride extérieure en 6 et une paroi en
7, mais il est bien entendu que la forme du modèle 5 varie suivant celle de l'objet à mouler.
Il est également bien en- tendu que le modèle particulier, choisi à titre d'exemple, est d'une conformation simplifiée pour faciliter la oompré- hension de l'invention. De préférence le modèle-type présente ,una surface très unie, et sa constitution est par ailleurs telle qu'elle assure des surfaces de coulée très unies pour les éléments du moule formé sur ce modèle. La paroi 7 du mo- dèle 5 présente des ouvertures 8 destinées à recevoir des chevilles de montage, des vis ou des éléments similaires, mais il est bien entendu que cet agencement peut varier.
Pour la mise en oeuvre de l'invention, on forme un moule divisé sur le modèle 5, par exemple de la manière décrite en détail au Brevet américain N 2.306.516 en date du 29 Décembre 1942, Il suffira d'indiquer que le moule di- visé résultant comporte, ainsi que le montre la fig. 2, des éléments 9 et 10 faits en une matière appropriée quelconque,
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de préférence un alliage à bas point de fusion, par exemple un alliage étain-bismuth, ainsi que l'indique en détail le Brevet américain N 2.306.516 précitée Les éléments @,et , 10 du moule sont de préférence renforcés par des châssis ou cadres extérieurs de renforcement 11 et 12, ces châssis étant, par exemple, faits en fonte ou une autre matière ap- propriée.
Après l'achèvement du moule divisé 9, 10, les éléments de ce moule sont séparés et on retire le modèle- type 5, qui laisse ainsi une cavité de coulée façonnée à la forme de ltobjet à fabriquer et reproduisant tous les,détails avec la finesse du modèle principal. Diaprés le dessin, l'élément supérieur du moule présente une pla- que 19 fixée au châssis 11 par des vis 18. La plaque 19 et l'élément 9 du moule présentent un trou de coulée 20 débouchant à l'intérieur de la cavité du moule.
L'extrémité extérieure du trou de coulée 20 peut être conformée pour constituer une tubulure 21 destinée, par exemple, à rece- voir la tuyère d'un injeoteur approprié, ou d'un autre dis- positif servant à introduire dans la cavité du moule la ma- tiére pour le moulage d'un modèle qu'on appellera "modèle intermédiaire" ou encore "sous-modèle".
L'opération suivante consiste à mouler le modèle intermédiaire dans le moule divisé 9, 10. A cet effet, la cavité de Isolément inférieur 10 est de préférence sensible- ment remplie avec un caoutchouc approprié ou une composition brute à base de caoutchouc. L'élément supérieur 9 est alors placé sur l'élément inférieur 10 du moule et les deux élé- ments sont ajustés l'un sur l'autre, de préférence sous pression.
Les éléments du moule sont, de préférence,, munis de chevilles de centrage ou d'autres moyens appropriés (non représentés) pour assurer un centrage exact des éléments l'un par rapport à l'autre* Les éléments 9 et 10 étant serrés
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l'un sur l'autre, la cavité du moule peut être alors com- plètement remplie par injeotion de caoutchouc ou d'une com- position de caoutchouc à travers le trou de coulée 20, de fa- çon à expulser autant que possible la totalité de l'air -que contient la cavité.
Ensuite, les éléments 9 et 10 du moule étant maintenus assemblés de préférence sous pression, on injecte sous pression dans la cavité 14, à travers le trou 20, du caoutchouc, une composition de caoutchouc, du latex ou une autre matière similaire au caoutchouc,' naturelle ou synthé- tique, à l'état brut, et le caoutchouc ou la matière simi- laire au caoutchouc est soumis à la vulcanisation de préfé- rence aveo maintien de la pression. Le caoutchouc ou la ma- tière similaire au caoutchouc est d'une constitution telle que la vulcanisation ait lieu à une température inférieure à la température de ramollissement ou de détérioration des éléments 9 et 10 du moule.
Par la vulcanisation du caoutchouc ou de la ma- tière similaire au caoutchouc, avec maintien de la pression, on obtient que la cavité du moule soit complètement remplie et donne ainsi un sous-modèle 23 façonné à la forme de l'objet à fabriquer et reproduisant intégralement ses détails. Les éléments 9 et 10 du moule sont ensuite séparés. Le modèle 23 est retiré et la masselotte 24 est sectionnée à fleur de la surface supérieure de la paroi 7a.
Le modèle 23 en caoutchouc ou matière similaire au caoutchouc est tenace, résiste à l'usure et aux oonsti- tuants de la matière réfractaire forment le moule aggloméré ou un élément de ce moule, etrésiste également aux effets abrasifs de la matière réfractaire et des éléments de cette matière, Il en résulte que le modèle se prête à une utilisa- tion répétée. De plus, il est possible de distribuer par exemple ces modèles 23 dans une fonderie de précision, et
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, de les utiliser d'une manière répétée sans qu'il soit né- cessaire de fabriquer un nouveau modèle pour chaque opéras tion de coulée.
Le modèle 23 ne présente pas non plus les autres inconvénients des modèles en cire ou autre matière à bas point de fusion antérieurement employés, et sa aonsti- tution permet d'obtenir une surface très unie, et une gran- de finesse de détails sur la surface de coulée du moule réfractaire. Les objets coulés dans la cavité du moule formé à l'aide du modèle 23 présentent également une sur- face très unie et une grande finesse de détails. Ils n'exi- gent qu'un finissage réduit, sinon nul, après l'opération de coulée*
Dans la mi se en oeuvre de la présente invention, le modèle 23 en caoutchouc, ou en matière similaire au caoutchouc, est employé pour la confection de moules réfrao- taires.
A cet effet, on place par exemple le modèle sur l'é- lément inférieur 10 du moule, de la manière indiquée sur la fig. 3, on emboîte un anneau 26 sur le châssis de renforce- ment 12, et on applique un cercle de moulage 27.Ce cercle
27 est ensuite rempli avec un mélange humide de matière ré- fractaire, qui peut être d'une composition connue ou autre.
On peut par exemple utiliser le mélange plastique décrit au
Brevet américain N 2.350.945. Le mélange plastique ou hu- mide est de préférence bien tassé et serré, par vibration par exemple, au contact de la surface supérieure du modèle
23. On le laisse ensuite durcir pour former Isolément 28 rigide, doué de cohésion ou aggloméré, du moule réfractaire,
Pour la confection de l'autre élément 29 du moule réfractaire, on peut procéder (non représenté) en retour- nant l'élément 28 par rapport à la position indiquée sur la fig. 3, le modèle 23 reposant sur l'élément 28, et en cou- lant l'élément 29.
Le mélange humide ou plastique employé à la confection de l'élément 29 peut être similaire au mé-
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lange humide ou plastique utilisé pour l'élément 28. Il est de préférence tassé et serré en contact avec la surfa- ce opposée du modèle, 23, et on le laisse durcir de la ma- nière décrite pour obtenir l'élément 29 rigide et à tenue propre, ou aggloméré, du moule réfractaire., Pour la confec- tion de l'élément 29 du moule, la matière réfractaire est de préférence coulée sur l'élément 28, avec le modèle 23 en caoutchouc ou matière similaire au caoutchouc en posi- tion de travail, ce qui assure un ajustement exact et un partait raccordement entre les surfaces coopérantes des deux éléments du moule.
Apres l'achèvement des deux éléments 28 et 29, ceux-ci sont séparés et le modèle 23 est retiré. Il laisse une cavité de coulée façonnée à la forme du modèle et repro- duisant tous les détails avec la finesse désirée. Le mou- le réfractaire est alors prêt à la coulée de l'objet désiré et le modèle 23 en caoutchouc ou matière similaire au ca- outchouc peut servir à la confection d'autres moules ré- fractaires.
Pour la coulée de l'objet désiré, les éléments
28 et 29 du moule sont assemblés de la manière indiquée sur la fig, 4. On peut alors couler dans la cavité du mou- le ou introduire d'une autre manière un métal, par exemple un alliage cobalt-chrome, ou un autre métal ou alliage à point de fusion élevé, par un trou de coulée 30, par exemple.
Ce trou de coulée 30, élargi à l'extrémité extérieure ën 31, peut être pratiqué dans l'élément 28 du moule. La pièce de moulage ainsi obtenue qui, ainsi qu'il a été indiqué précé- demment, peut être extrêmement dure et difficile à usiner, présente une surface très lisse et reproduit tous les dé- tails. Elle n'exige qu'un finissage réduit, sinon nul, après l'opération de coulée. Après cette opération ,les éléments du moule réfractaire sont séparés. L'objet voulé 32 est retiré, la masselotte 33 est sectionnée ou enlevée d'une autre
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manière, et les parties voisines de la pièce peuvent être moulées ou achevées de la manière désirée.
Le caoutchouc ou la matière similaire au oaout.. chouc du modèle 23 peut être d'une oonstitution telle qu'elle présente après vulcanisation une dureté et une rigidité appréciables pour le maintien de sa forme. En plus des avan- tages déjà indiques, et d'autres avantages non spécifiés, le modèle 23 en caoutchouc ou matière similaire au caout- chouc est tenace et se sépare automatiquement de la matière réfraotaire du moule* Il est également de préférence élas- tique, tout au moins jusque un certain degré, afin de pou- voir reprendre élastiquement sa forme initiale en cas de déformation accidentelle,.
La présente invention envisage également de for- mer le modèle 23 en un caoutchouc ou une matière similai- - re au caoutchouc d'une élasticité suffisante pour permettre son extraction 'Sans détérioration ni destruction du moule réfractaire ou d'une partie de moule formée sur le modèle, malgré la présence de parties en retrait ou similaires.
L'utilisation de cette caractéristique avanta- geuse supplémentaire de l'élastioité, qu'on ne retrouve bien entendu pas dans les modèles en oire, métal,ou alliage mé- tallique à bas point de fusion, en bois, métal dur, résine synthétique ou autres, est indiquée sur les figures 5 à 8 du dessin.
A titre d'exemple, le prototype 40 est représenté sur la figé 5 sous la forme d'un rouleau ou d'une roue concave, présentant des tourillons coaxiaux 41 sur les faces opposées. Le rouleau ou la roue 40 est d'une section circu- laire, et son diamètre va en décroissant en partant des deux extrémités*
Pour la mise en oeuvre de ce cas, on forme un mou- le divisé sur le modèle prototype 40, par exemple de la ma- nière décrite aux Brevets antérieurs précités. Leà éléments
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42 et 43 ainsi obtenus, qui peuvent toujours être faits en une matière appropriée, de préférence en un alliage à bas point de fusion tel que l'alliage étain-bismuth, sont éga- lement de préférence renforcés par des châssis extérieurs
44 et 45, faits par exemple en fonte ou une autre matière appropriée.
L'un des éléments du moule, par exemple l'élé- ment 42 et son châssis de renforcement 44, présentent un trou de coulée 46.
Après l'achèvement du moule divisé,42, 43, les éléments sont séparés et le modèle 40 est retiré. Il laisse une cavité de coulée 48 façonnée à la forme de l'objet à fabriquer et reproduisant tous les détails du prototype.
L'opération suivante consiste à couler le sous- modèle 50. Ceci peut être effectué comme précédemment par remplissage des éléments du moule avec un caoutchouc ou une composition de caoutchouc à l'état brut. L'élément supé- rieur 42 est alors placé sur l'élément Inférieur 43 et les deux éléments sont maintenus assemblés, de préférence sous pression. Comme précédemment, les éléments 42 et 43 du mou- le sont de préférence centrés l' un par rapport à l'autre par deschevilles ou d'autres moyens (non représentés).
Tout on maintenant les éléments 42 et 43 assemblés, la cavité
48 du moule peut être complètement remplie par injection de caoutchouc ou d'une composition de caoutchouc à travers le trou de coulée 46, de façon à expulser autant que possible la totalité de l'air que contient la cavité du moule:
Ensuite, les éléments 42 et 43 du moule étant maintenus assemblés sous pression, on injecte sous pression dans la cavité 48 du moule, à travers le trou de coulée 46, du caoutchouc brut, une composition de caoutchouc, du latex ou une autre matière similaire au caoutchouc, naturelle ou synthétique. Le caoutchouc ou la matière similaire au oaout- , chouc est ensuite soumis à la vulcanisation, par exemple de la manière précédemment décrite.
De même, le caoutchouc ou
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la matière similaire au caoutchouc est d'une constitution telle que la vulcanisation ait lieu à une température infé- rieure an point de ramollissement ou de détérioration des éléments 42 et 43 du moule. Le modèle 50 en caoutchouc ou matière similaire au caoutchouc présente les avantages précédemment indiqués.
Il est également suffisamment élas- tique pour permettre son extraction, sans détérioration ou destruction, d'un moule réfraotaire ou d'un élément de moule formé sur le modèle, malgré la présence de reliefs qui, sans l'élasticité, empêcheraient l'extraction du mo- dèle hors du moule réfractaire ou d'une partie de ce moule,
L'opération suivante consiste à placer le modèle 50 en caoutchouc, ou matière similaire au caoutchouc, sur un plateau 52, avec l'un des tourillons du modèle engagé dans une ouverture 53 du plateau pour le centrale. Un châssis de moulage 54 est ensuite disposé au-dessus du moule et @ centré par rapport au plateau 52, par exemple à l'aide de chevilles de oentrage 55.
Le châssis 54 est rempli à travers un trou 56 avec un mélange humide de matière réfractaire, par exemple de la constitution décrite pour le mode de mise en oeuvre précédent de l'invention. Le mélange humide ou plastique est serré et tassé et on le laisse durcît pour former un élément de moule réfractaire 58 rigide et ayant une tenue propre, ou aggloméré.
L'autre élément 60 du moule réfractaire peut être; ensuite moulé par enlèvement du plateau 52 et inversion du châssis 54 et de l'élément 58, On applique un couvercle 62 qui peut être centré par rapport au châssis 54 par des che- villes 55. Une tige 64 est montée pour former un trou de coulée débouchant dans la cavité 65 ménagée par le modèle 50.
L'élément 60 'du moule réfractaire ,est alors coulé par le trou 66 sur 1'élément 58 du moule.
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Après la confection des éléments 58 et 60, la ti ge 64 est enlevée pour former un trou de coulée 68 pour le métal en fusion, Les éléments du moule, sont séparés et le modèle 50, en caoutchouc ou matière similaire au caout- chouc, est retiré de l'élément 58. Son élasticité permet cette extraction malgré la présente des parties en retrait provenant de la forme concave du modèle. Après son extrao- tion le modèle reprend élastiquement sa forme désirée et peut servir à la confection d'autres moules réfractaires.
Pour la coulée d'un objet désiré, les éléments 58 et 60 du moule sont assemblés.et serrés l'un sur l'au- tre de la manière indiquée sur la fig. 8. Le métal est coulé ou introduit d'une autre manière dans la cavité 65 à travers l'entonnoir 68. Au cours de la coulée de l'objet fait en un alliage ou un métal, l'air ou les gaz à expulser peuvent s'échapper à travers les éléments réfractaires po- reux 58 et 60 et à travers les trous d'aération 70 prati- qués dans les châssis extérieurs ou éléments 54 et 62 du moule.
Après la coulée, les éléments du moule réfractaire peuvent être séparés et l'élément 58 peut être brisé pour permettre le démoulage de l'objet. La masselotte de la pièce coulée est sectionnée ou enlevée d'une autre manière, et les parties voisines de la pièce peuvent être meulées ou achevées d'une autre manière appropriée.
Suivant la présente invention, on peut choisir des éléments réfractaires 58 et 60 relativement minces, et des châssis extérieurs ou éléments 54 et 62 en cuivre ou uhe matière similaire très bonne conductrice de la cha- leur. Bien entendu, on peut imaginer d'autres variantes, Lorsque les châssis 54 et 62 sont faits en une matière très bonne conductrice de la chaleur, le métal en fusion chauffe les éléments réfractaires 58 et 60 pendant la ooulée, et les châssis 54 et 62 rayonnent rapidement la chaleur dans l'air extérieur. Il en résulte un refroidissement rapide ou
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brusque qui, à son tour, entraîne un refroidissement rapide ou brusque de l'objet coulé. On obtient de cette manière un Objet coulé à grain plus fin et plus dense que lorsque ce mode de refroidissement n'est pas appliqué.
Le résultat obtenu consiste en une résistance mécanique plus élevée et une surface plus lisse. On réalise également une plus gran- dre exactitude de reproduction des détails. La texture à grain fin est particulièrement importante, par exemple, pour les aimants, les noyaux d'aimants et pièces similai- res, en vue de l'obtention d'une perméabilité maximum. Les châssis extérieurs ou éléments 54 et 62 renforcent les élé- ments réfractaires 58 et 60.
Les modes de mise en oeuvre de l'invention re- présentés sur le dessin ne sont indiqués qu'à titre d'exem- ples* Il est bien entendu que, sans s'écarter du principe de l'invention, on pourra imaginer d'autres variantes et modifications.
REVENDICATIONS.
I. Un procédé pour la confection d'un moule ré- fractaire consistant à utiliser un modèle en matière élas- tique, à couler autour de ce modèle une pâte de matière réfractaire et à extraire ledit modèle, après durcisse- ment de ladite matière réfractaire, l'élasticité de ce mo- dèle permettant de le retirer facilement du moule durci, même si celui-ci comporte des parties en retrait, de sor- te que ce noyau n'est pas définitivement déformé et peut être utilisé pour l'obtention d'autres moules semblables au précédent.