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@ Perfectionnements apports aux procédés et dispositifs pour fabriquer des moules de fonderie .
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La présente invention est relative à des procédés et dispositifs pour fabriquer des moules de fonderie, plus spécialement des moules pour la coulée de pièces allongées en tassant, dans un châssis, des matières de moulage telles qu'utilisées couramment pour la fonderie, par exemple du sable, du graphite ou analogue .
Alors que l'invention convient à la fabrication de moules de fonderie, d'une manière générale, elle pré- sente un intérêt particulier pour la coulée centrifuge de pièces allongées, telles que des tuyaux A titre d'exemple, purement illustratif et nullement limitatif, on décrira l'invention en l'appliquant à la fabrication de moules en sable tassé dans des châssis allongés ayant une forme générale cylindrique, ces moules étant utilisés pour la coulée de tuyaux de descente en fonte.
Des dispositifs de ce genre peuvent faire partie, par exemple, de machines telles que décrites dans la demande de brevet U.S.A. n 648.318 déposée au nom de L.L.
Johnston .
Une méthode pour préparer un moule, pour la coulée centrifuge des tuyaux de descente en fonte, est d'intro- duire de la matière de moulage désagrégée ou non tassée, telle que de sable, dans un châssis allongé et cylindri- que et de tasser le sable contre la face interne du moule pour former un moule en sable compact dont la cavité a une forme générale cylindrique . On fait tourner ce moule à grande vitesse et on y introduit du fer fondu pour couler des bouts de tuyaux par effet centrifuge.
Les diamètres intérieurs des tuyaux de descente sont norma
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lisés et peuvent être, par exemple, de 50, 75 100, 150 et 200 mm. A chaque diamètre intérieur cor- respond un diamètre extérieur déterminé et qui est tel que l'épaisseur de la paroi du tuyau soit convena- ble. Cette épaisseur et le diamètre intérieur du tuyau sont déterminés par la quantité de métal fondu intro- duite dans le moule .
Dans une fonderie, pour la coulée centrifuge de tuyaux de descente en fonte, on dispose de châssis ayant des dimensions différentes ou de grands cadres dans lesquels on peut introduire des garnitures amo- vibles pour obtenir des châssis ayant des diamètres intérieurs différents.
Le sable peut être tassé dans les châssis à l'ai- de de mandrins. Un procédé pour obtenir ces moules consiste à introduire du sable libre dans un châssis et de faire tourner ce dernier à une vitesse suffisam- ment grande pour que le sable d'applique sur la face interne du châssis et se tasse ainsi quelque peu de lui-même tout en formant un passage dans le châssis par lequel un mandrin peut être introduit dans ce der- nier. Après son introduction le mandrin est déplacé transversalement par rapport à l'axe du châssis pour tasser le sable contre la paroi interne du châssis ro- tatif. Ce dernier peut être disposé de manière que son axe soit vertical quand le sable est introduit et que son axe soit sensiblement horizontal quand le mandrin est engagé.
Il est important que les moules en sable, formés dans les châssis, aient une densité convenable, une forme appropriée et que leur paroi ait une surface régulière d'une extrémité à l'autre du châssis, car, sans cela, on obtiendrait des tuyaux coulés qui peuvent
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être défectueux. Si le sable désagrégé, introduit ini- tialement dans le châssis, ne remplit pas en substance complètement le châssis, il peut arriver que le sable ne soit pas convenablement réparti sur la surfa- ce de celui-ci de sorte que la forme du moule est imparfaite à proximité d'une extrémité du châssis. Ce dernier doit donc être rempli pour ainsi dire com- plètement avec du sable libre auldébut de la formation du moule .
Ceci implique,toutefois, que l'on est obligé d'enlever ensuite, hors du moule, la partie du sable qui est en excès sur celle qui sert effective- ment affermer le moule . Cet excès peut être enlevé à l'aide d'un transporteur hélicoïdal propre à être introduit dans le châssis, avant que le mandrin soit engagé dans celui-ci, pour enlever le sable en excès.
Cette opération est plutôt indésirable car elle de- mande beaucoup de temps et de travail tout en com- pliquant, dès le début, l'installation* De plus, on gaspille le sable car les qualités de celui-ci, utilisées pour la fonderie, sont coûteuses. Le sable dégagé hors du châssis doit être enlevé, ce qui impli- que du temps, du travail et un appareillage addition- nels.
Les efforts, qui ont été faits, pour éviter l'introduction d'une quantité excessive de sable dans le châssis ont été sans succès. On connaît, à l'avan- ce, la quantité de sable qui est nécessaire à la for- mation d'un moule mais, si l'on veut mesurer ce sable avant de l'introduire dans le châssis, on doit faire intervenir des appareils de mesure supplémentaires et on gaspille du temps et du travail . De plus, si la quantité nécessaire de sable est insuffisante pour remplir convenablement le châssis avant que le sable
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soit tassé, il se peut que le moule soit défectueux, comme expliqué ci-dessus- Le problème a été difficile et n'a pas encore été résolu autrement que par la présente invention .
On a découvert que tous les inconvénients , indi- qués plus haut, et que l'on a rencontrés pendant plu- sieurs années pour la fonderie, peuvent être évités en proportionnant convenablement le diamètre intérieur du châssis par rapport au diamètre du moule qui doit être formé dans celui-ci. Ceci nécessite que l'on tienne compte du volume initial de la matière de moulage non tassée, de son volume quand elle est tassée et de la différence de densité entre la matière de moulage non tassée et celle qui est tassée .On doit également tenir compte des diamètres intérieurs relatif. du châssis et du moule qui doit être formé dans celui- ci.
Conformément à l'invention, et en vue d'obtenir un moule allongé contenant de la matière de moulage tas sée, on a recours à un châssis dont le volume est sensiblement égal au volume de la matière de moulage non tassée nécessaire pour l'obtention du moule désiré.
En d'autres mots, le châssis lui-même peut être utili- sé pour mesurer la matière de moulage désagrégée ou non tassée, ce qui supprime l'intervention de tout autre appareil de mesure Quand le châssis est, pour ainsi dire, complètement rempli avec de la matière de moulage non tassée, il contient la quantité convenable de cette matière pour l'obtention du moule. Cette ma- tière remplit donc la cavité du châssis d'une extrémité à l'autre et on est certain d'obtenir un moule convenable .On n'est pas obligé de faire intervenir un transporteur hélicoïdal pour enlever, ho rs du
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châssis, le sable en excès sur celui qui est nécessaire à l'obtention du moule puisque, de prime abord, on intro- duit la quantité nécessaire de sable dans ce châssis.
Il n'y a aucune perte de sable et aucun appareil ne doit intervenir pour enlever le sable en excès.
Un dimensionnement convenable du châssis nécessite que l'on tienne compte de la relation existant entre le diamètre interne du châssis et le diamètre interne du moule ainsi que du rapport entre la densité de la matière de moulage quand elle est désagrégée ou non tassée et celle de la matière quand elle est tassée pour former le moule .
On a trouvé que, pour la série normale des dimensions des tuyaux de descenten fonte à considérer, et plus spécialement quand il s'agit de tuyaux de dimen- sions réduites pour lesquels existe la plus grande demande, on obtient les résultats voulus quand le diamètre intérieur du châssis est à peu près dans la relation suivante par rapport au diamètre intérieur du moule à obtenir (ce dernier diamètre étant approxima- tivement égal am diamètre extérieur du tuyau que l'on veut obtenir ): a2 s (a2 - b2 s relation dans laquelle a est le diamètre intérieur du châssis, b le diamètre intérieur du moule et s'/s le rapport entre les densités de la matière de moulage tassée et de la matière de moulage non tassée telle qu'elle est introduite dans le châssis avant la forma- tion du moule .
On a adopté, comme règle générale dans les fonderies, que 1 m3 de sable tassé ou compact pèse environ 1600 kg. Ceci n'est pas toujours absolument exact car le poids de la matière dépend de la.granulométrie
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exacte de celle-ci, de la force avec laquelle elle est tassée, de sa teneur en humidité, etc. En pratique, on peut admettre que les valeurs indiquées plus haut peu- vent convenir car il est rare que 1 m3 de matière de moulage tassée soit inférieur à 1450 kg et supérieur à 1750 kg.
Le degré, suivant lequel la matière de moulage doit être tassée pour obtenir des moules de fonderie, varie quelque peu mais, en général, elle est tassée de manière que la densité ou le poids spécifique de la matière tassée soit d'environ 1,4 fois plus grande que celle de la matière non tassée .
La moyenne du poids spécifique d'une matière de moulage non tassée est d'environ 1200 kg/m3 et elle est rarement inférieure à 1050 kg/m3 ou supérieure à 1300 kg/m3 En pratique, le poids des matières de moulage non tassées peut être considéré comme étant compris entre 1200 et 1300 kg par mètre cube.
L'équation indiquée ci-dessus peut être simplifiée en remplaçant le rapport s'/s par 1,4. Ceci donne l'équation a = 3,5 b2 qui, dans tous les cas qui ont été rencontras, a pu être appliquée . Elle signifie, si le diamètre intérieur du châssis doit être suivant la relation indiquée par l'équation donnée ci-dessus par rapport au diamètre intérieur du moule tassé formé dans ce châssis, que le châssis peut être utilisé pour mesurer la quantité de matières de moulage non tassées introduite dans celui-ci et que ces matières , lorsqu'elles sont tassées pour satisfaire à l'usage accepté en fonderie, formeront pour ainsi dire exactement un moule ayant le diamètre intérieur désiré.
En réalité, la variable n'est pas le diamètre intérieur du moule mais, plutôt, ba densité puisque ce diamètre intérieur est déterminé par
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l'amplitude du mouvement transversal de l'axe du mandrin utilisé pour tasser la matière de moulage . Quand la quantité de cette matière, utilisée pour faire un moule, est déterminée comme expliqué ci-dessus et quand le moule est tassé et façonné par le mandrin jusqu'à avoir le diamètre intérieur désiré, sa densité sera devenue satisfaisante et sera d'environ 1,4 fois égale à la densité des matières libres ou non tassées desti- nées à former ce moule. et telles qu'elles sont intro- duites dans le châssis avant la formation dudit moule.
Comme le diamètre intérieur du moule, pour cha- que dimension d'un tuyau de descente, est constant on peut, en appliquant la formule ci-dessus, détermi- ner le diamètre intérieur du châssis qui doit être uti- lisé pour cette dimension. Ceci est d'usage dans une fonderie quand les matières de moulage ne sont pas tassées à un degré tel que le poids spécifique de la matière tassée soit d'environ 1,4 fois plus grand que celui de la matière non tassée . On peut tenir compte de l'habitude particulière suivie dans cette fonderie et on peut introduire la valeur convenable du rapport s/s dans l'équation donnée en premier lieu et on peut, ensuite, déterminer la valeur de a puisque la valeur de b est donnée .
Dans les fonderies qui procèdent comme à l'ordinaire pour le choix et le tassement des matières de moulage, on peut appliquer la deuxième formule indiquée plus haut et on peut ainsi déterminer la diamètre intérieur du châssis qui convient à l'obtention d'un moule tassé ayant un diamè- tre intérieur prédéterminé.
Pour illustrer la mise en oeuvre de l'invention, on donne ci-dessous un tableau partiel indiquant les dia- mètres du châssis et du moule qui peuvent être utilisés
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quand il s'agit de la coulée centrifuge de tuyaux de descente.
Diam. nominal diam. int. du diam. int.du châssis moule
EMI9.1
<tb> 50 <SEP> mm. <SEP> 60 <SEP> mm. <SEP> 115 <SEP> mm.
<tb>
<tb>
75 <SEP> mm. <SEP> 88 <SEP> mm. <SEP> 170 <SEP> mm.
<tb>
<tb> 100 <SEP> mm. <SEP> 115 <SEP> mm. <SEP> 205 <SEP> mm.
<tb>
On constate que les chiffres indiqués sur le ta- bleau ci-dessus ne correspondent pas exactement à ceux obtenus par la formule spécifiée plus haut mais qui s'en approchent tellement que les différences entre les chiffres selon la formule et.ceux donnés dans le tableau sont sans importance . Aussi longtemps que la formule est suivie avec un écart en plus ou en moins de 20 %, les résultats améliorés par l'invention sont obtenus.
Ci-dessous on donne un exemple spécifique de l'invention. On suppose que l'on veuille obtenir un moule de sable tassé pour la coulée centrifuge d'un tuyau de descente ayant un diamètre nominal de 50 mm.
On choisit un châssis ayant un diamètre intérieur de 115 mm. Ce diamètre peut être celui du châssis lui-même ou celui d'une garniture ou chemise introduite dans ce- lui-ci Dans chaque case diamètre intérieur effectif
1 du châssis, pour autant qu'il s'agisse de la formation du moule, est de 115 mm. On place le châssis de manière que son axe soit, d'une manière générale, vertical et on le remplit ensuite complètement avec du sable de moula- ge d'un genre normal et dont la consistance convient à ce sujet .
Le sable est simplement versé dans le châssis, ouvert à son extrémité supérieure, et remplit celui-ci, en substance, jusqu'en haut, le sable étant à l'état désa- grégé ou non tassé On oriente ensuite le châssis de ma- nière que son axe soit sensiblement horizontal et on le
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fait tourner à une vitesse suffisamment grande pour que le sable, qui est en contact avec la paroi de la cavité du châssis sur toute la longueur de celui- ci, soit légèrement tassé et qu'une ouverture axiale soit formée dans le châssis* On introduit, alors, dans cette ouverture, unpandrin propre à tasser le sable.
Ce mandrin peut être tourillonné à ses deux bouts au delà des deux extrémités du châssis* Pendant que le châssis continue à tourner, le mandrin est déplacé transversalement par rapport à son axe pour refouler le sable contre la face interne du châssis. Le dia- mètre intérieur du moule on sable tassé est déterminé par l'amplitude du déplacement latéral du mandrin lequel est réglé de manière que le diamètre intérieur du moule soit de 60 mm . On constate que la quantité de sable qui correspond à celle nécessaire pour rem- plir complètement le châssis quand ce sable est à l'état désagrégé ou non tassé, est celle qui convient exactement pour obtenir un moule ayant la densité voulue.
Cette densité du moule peut varier entre des limites étroites mais on constate que, de toute fa- çon, elle est absolument satisfaisante pour l'obten- tion du but désiré.
Le dessin ci-annexé montre, en coupe axiale, une partie d'un châssis contenant un moule de sable tassé et qui convient à être entraîné à une vitesse élevée pour la coulée centrifuge de pièces creuses et allongées. Le châssis est désigné par 2 et le moule en sable tassé, qu'il contient, par 3. Une piè- ce allongée, obtenue par coulée centrifuge dans le moule 3, est désignée par 4. Le châssis, le moule et la pièce ont tous une section transversale annulai- re .
L'axe commun de toutes ces pièces est désigné
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par la ligne 5, en traits interrompus* Le diamètre intérieur du châssis est désigné par a et celui du moule par b Le diamètre a du châssis est lié à peu près par la relation suivante au diamètre b du moule:
EMI11.1
Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite aucu- nement à celui de ses modes d'application non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant plus spécialement été indiqués ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes.
REVENDICATIONS
1. Procédé pour fabriquer un moule creux en ma- tière de moulage tassée pour la coulée centrifuge de pièces creuses allongées, dans lequel procédé on a re- cours à un châssis, dans lequel peut être disposé un moule creux, le volume du châssis étant sensiblement égal au volume de la quantité de matière de moulage à l'état non tassé, on remplit sensiblement le châssis avec une matière de moulage non tassée et on tasse cette matière dans le châssis, de manière à obtenir un moule, dont la paroi présente une épaisseur convenable et dont le diamètre intérieur convient à la coulée cen- trifuge d'une pièce creuse de diamètre extérieur prédé- terminé, le châssis étant lui-même utilisé pour mesurer la quantité de matière de moulage à mettre en oeuvre.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.