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"Procédé pour tasser par vibrage des compositions de moulage granuleuses en vue d'obtenir des moules et noyaux de fonderie".
La présente invention se rapporte à un procédé nouveau pour tasser par vibrage des compositions de moulage granuleuses en vue d'obtenir des moules et noyaux
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de fonderie.
.foute opération de tassement dans la production d'un moule de fonderie a pour objet de comprimer la composition de moulage meuble déversée dans le châssis de moulage sur la plaque-modèle de façon telle,qu'après qu'on a retiré le modèle il subsiste un négatif de mou- lage qui demeure semblable à lui-même en volume et en cotes jusqu'à ce que le métal coulé se soit solidifié.
Comme mesure du degré de tassement ou de solidification on peut utiliser soit la diminution de volume résultant du tassement, soit la variation du poids spécifique de la composition mesuré avant et après le tassement.
Il faut que ce degré de tassement atteigne une valeur minimum déterminée et autant que possible uniforme en tous les points de la surface du moule parce que ce dernier, de par sa fonction même et jusqu'au moment où le métal à mouler s'est solidifié, est exposé à de mul- tiples efforts mécaniques qui risquent de compromettre l'invariabilité de forme et de cotes du moulage obtenu et aussi parce que l'aptitude de la composition de mou- lage à résister aux efforts déformants dépend du degré de tassement. Il faut en même temps considérer que la surface d'un modèle peut avoir une orientation quelconque jusque'3 et y compris la tangence à une demi-sphère dont la convexité est tournée vers le haut.
A tout défaut local d'uniformité dans le degré de tassement de la com- position granuleuse de moulage à la surface du moule
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correspond un manque d'uniformité dans la grandeur des pores de cette composition. De même, si l'on tient à ce que le moulage ait une surface lisse, la tension super- ficielle et la pression ferrostatiqu-e du métal qui vient remplir la cavité du moule lorsqu'on effectue la coulée exigent que la composition granuleuse de moulage ait une compacité suffisante et autant que possible égale en tous les points de la surface du moule.
Lorsque, par suite de l'inefficacité du procédé de tassement employé, il se produit en certains points de la surface du moule des régions insuffisamment tassées, c'est-à-dire à pores trop gros, il en résulte rapidement une détérioration de la surface du moulage : lemétal pénètre dans les pores et s'y solidifie en formant une croûte de métal et de sable enchevêtrés qufil est difficile de nettoyer et d'usiner.
Comme procéadés de tassement pour la confection de moules de fonderie et de noyaux au moyen de compositions de moulage granuleuses on connaît le vibrage (succession rapide de chocs), la compression ou une combinaison de ces deux procédés; ces procédés sont très répandus. Suivant un autre procédé, on projette les compositions à base de sable violemment dans l'intérieur du moule ; ence cas le tassement résulte du choc de ces compositions contre des parties fixes de l'appareil de moulage ou contre des couches de sable déjà tassées.
L'effet de tassement qu'on obtient sur la com- position de moulage par compression, vibrage ou combinaison
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des deux procédés au moyen de l'appareil tasseur purement vertical est bien caractéristique* Les surfaces du moule orientées horizontalement sont en ce cas plus fortement tassées que celles qui sont obliques et a fortiori ver- ticales. Ce défaut d'uniformité est' toujours reconnais- sable sur la pièce moulée au caractère inégalement lisse des surfaces correspondantes. Mais il ne se manifeste pas moins aussi dans lamasse même du moule; par exemple, à moins qu'on n'ait recours à des dispositifs auxiliaires spéciaux, le tassement est toujours moindre.le long des parois verticales du châssis de moulage que dans les ré- gions centrales du moule.
Un autre fait caractéristique est que,dans les moules tassés par vibrage, la compacité est maximum au voisinage du plan de séparation et décroît à mesure qu'on s'en éloigne. Il en va de même, en sens inverse toutefois, pour les moules obtenus par tassement uniquement compressif. Ce défaut d'uniformité dans le de- gré de tassement contre des surfaces du modèle situées à des niveaux différents ou inégalement inclinées oblige souvent, dans la pratique, à employer des plaques de da- mage spécialement profilées; c'est à ce prix seulement qu'on peut obtenir l'uniformité de tassement minimum ab- solument indispensable dans la pratique.
Ces procédés de tassement ont tous en commun ce défaut que les résultats obtenus dépendent de la forme .du modèle; c'est ainsi que le tassement obtenu par ces pro- cédés est meilleur et plus uniforme lorsque le modèle a une
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forme générale aplatie comprenant relativement peu de surfaces fortement inclinées que lorsqu'il est profond et comprend principalement des surfaces à forte pente.
Suivant le Brevet américain No. 2.169.279, on cherche à remédier à ce défaut d'uniformité dans le tasse- ment en soumettant le sable à tasser à une vibration an- gulaire dans un plan horizontal et à une 'compression dirigée verticalement. Avec ce procédé, on fait appel à la possibili- té d'utiliser des vibrations pour tasser des matériaux granuleux. Du fait que le Brevet en question n'emploie que des vibrations angulaires horizontales, celles-ci ne peuvent produire de tassement que contre les faces fortement in- clinées du modèle ; au tassement contre les surfaces horizontales du modèle, c'est par compression qu'il faut le réaliser.
Autrement dit, on est obligé d'accepter le défaut d'uniformité de tassement le long des surfaces horizontales du modèle aux divers niveaux et qui est inhérent à ce procédé.
Par le' procédé qui fait l'objet de la présente in- vention, le tassement de la composition granuleuse s'obtient à l'aide de vibrations dans l'espace à trois dimensions ; peut les engendrer de diverses manières, par exemple à par- tir de deux vibrations angulaires perpendiculaires entre elles, ou au moyen de trois vibrations rectilignes perpen- diculaires entre elles, ou à partir d'au moins une vibra- tion angulaire et d'une vibration rectiligne perpendiculaire à la précédente. Pour des raisons d'opportunité ces diverses
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vibrations peuvent avoir des fréquences différentes.
A la différence des procédés de tassement précé- demment indiqués et déjà connus, l'emploi de ces vibra- tions dans l'espace à trois dimensions assure un tassement uniforme de la composition le long des faces du moule qu'elle que soit la forme du modèle ou de la boite à noyau.
Le dessin ci-annexé représente diverses formes d'exécution de dispositifs utilisables pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention.
La fig. 1 est une coupe verticale d'un tel dispo- sitif.
La fig. 2 est une coupe horizontale de ce dispo- sitif'suivant la ligne C-C de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue par le dessus d'une autre forme d'exécution du dispositif pour la production de vibra- tions dans l'espace à trois dimensions.
La fig. 4 est une vue par le dessus d'une troisième forme d'exécution du dispositif pour la production de vibrations dans l'espace à trois dimensions.
La fig. 5 est une coupe verticale suivant la ligne A-A de la fig. 4 et dans laquelle, pour plus de clarté, les pièces situées à l'arrière-plan ne sont que partielle- ment indiquées.
La fig. 6 est une coupe verticale suivait la ligne B-B de la fig. 4 et dans laquelle, pour plus de clarté, les pièces situées à l'arrière-plan ne sont que partielle- ment indiquées.
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La fig. 7 est une vue en plan par le dessus montrant schématiquement le mode d'action du dispositif vibrateur représenté aux figs. 4 à 6.
Considérant les figs. 1 et 3, 1 désigne un châssis parallèlépipédique à secousses qu'on fait vibrer. Il prend appui sur le'plancher 2 par l'intermédiaire de ressorts 3.
Sur le dessus de ce châssis à secousses 1 est fixée une plaque-modèle 4. Fixés sur le dessus de la plaque-modèle 4 sont des modèles 5. Le bord inférieur du châssis de moulage 6 repose sur le dessus de cette même plaque-modèle 4. 7 désigne la composition granuleuse dont est rempli le châssis de moulage 6. Des goujons de centrage 8 traversent des oeils forés dans les oreilles 9 du châssis de moulage 6 et l'empêchent ainsi de se déplacer latéralement. Dans le châssis à secousses 1 est monté horizontalement un moteur électrique 10. Sur le prolongement unilatéral 11 de l'arbre du moteur électrique 10 est calée une roue dentée conique 12 qui engrène aveo une autre roue dentée conique 13 calée sur un arbre 14. L'arbre 14, monté horizontalement, croise à angle droit l'arbre 11 et est monté en vue de Tourner dans le châssis à secousses 1.
Sur les extrémités de l'arbre 14 sont fixées des roues dentées coniques 15 qui sont en prise avec d'autres roues coniques 16 calées sur des arbres 17. Ces arbres 17 qui sont orientés parallèlement à l'arbre moteur 11 se trouvent à des distances égales de.ce dernier et sont montés en vue de tourner dans le châssis à secous- ses 1. Sur chacun de ces arbres 17 est calée une masse ba-
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lourdes 18 sont calées relativement l'une à l'autre, de façon telle,que leurs effets respectifs s'annulent lorsque le balourd se manifeste dans le plan horizontal, si bien qu'aucune vibration dans ce plan n'est imprimée au châssis à secousses 1 (voir-la fige- 1).
Par contre, lorsque les masses 18 ont tourné d'un angle de 90 dans les sens indi- qués, leurs balourds respectifs se manifestent dans des directions parallèles, savoir, vers le haut, de sorte qu'une oscillation reotiligne descendante est imprimée au châssis à secousses 1. Lorsque, continuant à tourner, les balourds des deux masses 18 se manifestent vers le bas, une oscillation rectiligne ascendante est imprimée au châssis à secousses 1.
Sur l'arbre 11 du moteur électrique 10 est en outre calée une roue dentée conique 19 qui est en prise avec une autre roue dentée conique 20 calée elle-même sur un arbre vertical 21 monté en vue de tourner dans le châssis à secousses. Cet arbre 21 se trouve dans un plan vertical imaginaire à égale distance des masses balourdes 18 (voir Fig. 2). Sur l'arbre 21 est calée une masse balourde 22.
Lorsque l'arbre 21 tourne,la masse balourde 22 imprime au châssis à secousses 1 une oscillation circulaire dans le plan horizontal.
La composante du mouvement oscillatoire rectiligne vertical engendré par les masses 18 avec le mouvement os- cillatoire horizontal circulaire,engendré par la masse 22, engendre une oscillation du châssis à secousses dans l'es-
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pace à trois dimensions. Grâce à ces vibrations à trois dimensions la composition de moulage 7, par exemple dans le cas des modèles hémisphériques 5.,ayant leur convexité tournée vers le haut, se trouve tassée à peu près uniformé- ment contre toute la surface du moule. Cette uniformité de tassement s'étend d'ailleurs aussi aux régions de la compo- sition de moulage qui sont voisines des parois verticales du châssis de moulage 6. Au besoin, lorsqu'on a terminé le tassement de la composition par vibrage à trois dimensions, on peut le parfaire par le procédé compressif.
Dans le cas du dispositif suivant la fig. 3 pour engendrer les vibrations dans l'espace à trois dimensions, un arbre horizontal 24 est monté en vue de tourner dans des paliers 23 du châssis à secousses qu'il s'agit de faire vibrer. Perpendiculairement à cet arbre 24 sont montés dans des paliers 25 du châssis à secousses deux autres arbres 26 et 27. Les arbres 24,26 et 27 se trouvent dans un plan horizontal commun. Sur l'arbre 24 sont oalées une grande roue dentée conique 28 et une roue dentée conique 29 de diamètre moindre. Avec la roue 28 engrène une roue dentée conique 30 calée sur l'arbre 26, tandis que la petite roue dentée conique 29 est en prise avec une roue du même genre 31 calée sur l'arbre 31.
Le nombre des dents de ce train d'engrenage est choisi et l'ensemble disposé de façon telle,que les deux arbres 26 et 27 tournent dans le même sens et à des vitesses angulaires égales. L'entraî- nement peut être assuré par exemple à partir de l'arbre 26,
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en vue de quoi on peut accoupler ce dernier par exemple avec un moteur électrique. bur l'arbre 24 sont calées deux masses balourdes 32 dont les balourds ont la même direction radiale. Ces deux masses 32 sont situées à égale distance du point où l'arbre 24 coupe les arbres 26 et 27.
Sur chacun de ces derniers est calée une masse balourde 33.
Les balourds de ces deux masses 33 sont orientées radiale- ment dans la même direction et toutes deux sont situées à égale distance de l'arbre 24. Ces masses 33 ont pour effet d'imprimer un mouvement vibratoire vertical circulaire au châssis à seoousses. Ce mouvement oscillatoire circulaire se produit à angle droit par rapport au mouvement oscilla- toire circulaire engendré par les masses balourdes 32. Par la composition de ces deux mouvements oscillatoires cir- culaires normaux entre eux on obtient un mouvement à trois dimensions du châssis à secousses.
Dans le cas du mode d'exécution suivant les figs. 4 à 7 un arbre vertical 35 est monté en vue de tourner dans un palier 34 du châssis à secousses, et sur l'extrémité de cet arbre est calée une roue 36 dentée extérieurement et intérieurement. Sur l'extrémité inférieure de l'arbre vertical 35 est calée une roue dentée conique 37 avec laquel le est en prise une roue dentée conique 38 oalée sur un arbre horizontal 39. Ce dernier est monté en vue de tour- ner dans des paliers 40 du châssis à secousses. Avec l'extrémité libre de l'arbre 40 on peut accoupler par exemp- le un moteur électrique servant à entraîner la roue dentée 36. Avec la denture intérieure de la roue 36 est en prise
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une roue dentée 41.
Une roue dentée 42 montée en opposition diamétrale avec ladite roue 41 engrène avec la denture extérieure de cette même roue 36. Les roues 41 et 42 sont oalées sur les extrémités inférieures d'arbres verticaux 43 montés en vue de tourner dans des paliers du châssis à secousses. Les nombres de dents des roues 41 et 42 sont choisis de façon telle que lorsqu'on imprime un mouvement de rotation à la roue dentée 36 les deux arbres 43 tournent à des vitesses angulaires égales. Sur chacun des arbres 43 est calée une massa balourde 44 et toutes deux sont placées à la même hauteur. Dans la position représentée à la fig. 4 les balourds de ces deux masses 44 sont dirigés en sens opposés, si bien que dans cette position leurs effets se neutralisent.
Ces deux arbres 43 tournent en sens inverses comme on peut le voir d'après les directions indiquées par les flèches sur les figs. 4 et 7. Lorsque les deux arbres ont tourné de 90 les balourds des deux masses agissent dans la même direotion, de sorte que le châssis à secousses se trouve soumis à un mouvement vibra- toire reotiligne. Après que les deux arbres 43 ont conti- nué à tourner d'un angle de 1800 les balourds des deux masses 44 sont dirigés dans le même sens contraire, de sorte que le châssis à secousses se trouve soumis à un mouvement vibratoire rectiligne dans ledit sens contraire.
Avec la denture intérieure de la roue 36 engrène en outre une roue dentée 45, et avec la denture extérieure de cette même roue 36 une roue dentée 46. Les roues 45 et 46 sont
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calées sur les extrémités inférieures d'arbres verticaux 47 montés en vue de tourner dans le châssis à secousses.
Une ligne imaginaire reliant les arbres 47 coupe à angle droit une ligne imaginaire reliant les arbres 43. Les nombres de dents des deux roues 45, 46 sont choisis de façon telle,que les deux arbres 47 tournent à des vitesses égales lorsque la roue 36 tourne. Sur chacun des arbres 47 est calée une masse balourde 48. Les deux masses 48 sont placées à la même hauteur que les masses 44. Les deux arbres 47 tournent en sens contraires comme le montrent les flèches sur les figs. 4 et 7. Les balourds des deux masses 48 sont dirigés dans le même sens, vers la gauche suivant les figs. 4 et 7, de sorte que dans cette position le châssis à secousses est soumis à un mouvement d'oscil- lation rectiligne dirigé vers la droite.
Après que les deux arbres 47 ont continué à tourner d'un angle de 180 les balourds des deux masses 48 sont dirigés vers la droite, de sorte que dans cette position le châssis à secousses est soumis à un mouvement d'oscillation rectiligne dirigé vers la gauche. Le mouvement d'oscillation imprimé au châssis à secousses par les masses balourdes 44 est in- diqué à la fig. 7 par la ligne fléchée 49, tandis que le mouvement d'oscillation rectiligne imprimé par les masses balourdes 48 au châssis à secousses est indiqué par la ligne fléchée 50 qui coupe la ligne fléchée 49 à angle droit. La ligne fléchée 49 occupe le milieu entre les deux arbres 43 tandis que la ligne fléchée 50 occupe le milieu
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entre les deux arbres 47 (voir Fig. 7). Le point d'inter- section des deux lignes est indiqué en 51.
Sur l'arbre 39 est calée une roue dentée conique 52 qui est en prise avec une roue dentée conique 53 calée à l'extrémité inférieure d'un arbre vertical 54 monté dams le ohâssis à secousses. Sur l'extrémité supérieure de ce même arbre 54 est calée une roue dentée conique 55 avec laquelle engrène une autre roue dentée conique 56 calée sur l'une des extrémités d'un arbre horizontal 57 monté en vue de tourner dans le châssis à secousses. Sur l'autre extrémité de cet arbre 57 est calée une roue dentée 58 avec laquelle est en prise une roue dentée 59 calée sur l'une des extrémités d'un arbre 60 monté en vue de tourner dans le châssis à secousses. Le nombre des dents est le même pour les roues 58 et 59 et les deux arbres 57 et 60 tournent en sens opposés à des vitesses égales.
L'arbre
60 est orienté parallèlement à l'arbre 57 et la même hauteur que lui. Sur chacun des arbres 57 et 60 est calée une masse balourde 61 et ces masses se font face. Comme on peut le voir d'après les figs. 4 et 7, les balourds des deux masses 61 sont tournés l'un vers l'autre, de sorte que dans cette position leurs effets se neutralisent.
Lorsque les deux arbres 57 et 60 ont tourné chacun de 90 les balourds de ces deux masses 61 agissent vers le haut, ce qui a pour effet (fig. 7) d'imprimer au châssis à secousses une oscillation rectiligne dirigée vers le bas.
Après que ces deux arbres 57 et 60 ont continué à tourner
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d'un angle de 1800 les balourds des deux masses 61 agissent vers le bas, ce qui a pour effet d'imprimer au châssis à secousses une oscillation rectiligne ascendante. On donne aux deux masses balourdes 61 sur les arbres 57 et 60 une position telle qu'une ligne médiane imaginaire reliant ces deux masses coupe le point d'intersection entre les deux lignes fléchées 49 et 50 (fig. 7), c'est-à-dire que le point d'intersection 51 qui oscille dans le plan horizontal désigne à chaque instant la position de l'oscillation rec- tiligne ascendante et descendante.
On peut choisir les rapports de transmission des trains d'engrenage soit de manière que les arbres 43, 47, tout comme les arbres 57, 60,tournent à la même vitesse angulaire, auquel cas les masses balourdes tournent toutes à la même vitesse et par conséquent les fréquences d'oscillation sont les mêmes, soit de façon que les vitesses angulaires des masses balourdes 44,48 et 61 soient iné- gales, c'est à dire qu'elles oscillent à des fréquences différentes.
De façon analogue, dans le cas de la forme d'exé- cution représentée aux figs. 1 et 2, les rapports de den- ture peuvent être choisis de façon telle,que les fré- quences de vibration des masses balourdes 18 et de la masse balourde 22 soient ou. non les mêmes. La même observation vaut pour la forme d'exécution suivant la fig. 3, dans la- quelle, grâce à un onoix approprié des rapports de denture, on peut imprimer aux masses balourdes 32 et 33 des fré- quences de vibration, soit égales, soit différentes.