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PROCEDE DE FABRICATION DES BANDAGES PAR COULEE CENTRIFUGE.
Les bandages de chemin de fer se fabriquent encore toujours par forgeage, à la presse et laminage, par exemple en aplatissant un lingot en forme de disque, puis en perçant un trou, en élargissant, par forgeage sur un mandrin en porte-à-faux,, la pièce annulaire ainsi formée et en préparant"en même temps le boudin et, enfin, en terminant le bandage par laminage sur un laminoir à bandages. Mais on fabrique aussi de la même manière parfois d'autres pièces annulaires de grandes dimensions au prix d'une dépense de main-d'oeuvre considérable.
Il a, d'ailleurs été déjà préconisé de fabriquer les bandages par coulée centrifuge, mais ce procédé n'a pas pu se répandre dans la pratique.
Les dispositifs connus consistent en une table rotative sur laquelle on dispose un seul moule au milieu, qui tourne autour de l'axe vertical de la table, ou bien on monte au bord de la. table rotative quatre moules sur des axes verticaux, qui reçoivent en outre un mouvement de rotation autour de leur axe. Le moule unique disposé au milieu de la table ne permet de couler qu'un bandage à la fois et les quatre moulés à commande supplémentaire doivent être remplis avant de mettre la table en mouvement, de sorte que l'avantage qualitatif de la coulée centrifuge est d'autant plus compromis que l'acier coulé dans les moules remplis les premiers se solidifie contre les parois du moule avant que le dernier moule soit rempli et que le mou- , vement de rotation de la table puisse commencer.
Certains de ces dispositifs ont aussi l'inconvénient de comporter dans chaque moule un entonnoir de coulée central avec canaux se dirigeant radialement vers le moule creux du bandage, de sorte que le bandage comporte des bavures qui doivent être enlevées au prix d'une consommation plus forte de métal et d'une dépense plus élevée.
Suivant une autre,,solution connue, on fabrique simultanément plu-
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sieurs bandages par coulée centrifuge dans un moule en forme de tambour tournant verticalement, simplement partagé en plusieurs parties et ayant à l'intérieur la forme de plusieurs moules creux à bandages. Cette solu- tion a en particulier l'inconvénient d'obliger l'acier à passer par dessus les moules inférieurs pour arriver dans les moules suivants et par suite tous les bandages sont réunis sous forme de pièce moulée tubulaire, qui peut se contracter et se fixer dans le moule avant qu'elle soit suffisam- ment solidifiée pour pouvoir être démoulée.
En revanche, pour fabriquer simultanément plusieurs pièces annu- laires de petites dimensions, telles que les bagues de garniture et les segments de pistons, il existe des moules pour coulée centrifuge connus, tournant horizontalement et éventuellement basculants, simplement parta- gés en plusieurs parties ou se composant de sections annulaires séparées perpendiculaires à l'axe du moule centrifuge et superposées, qui peuvent être en matières différentes pour régler la vitesse de solidification des pièces annulaires coulées.
Il serait évidemment possible de remplir ces moules de coulée centrifuge de pièces de grandes dimensions, telles que les bandages au moyen des rigoles de coulée qui servent couramment à la coulée centrifuge des tuyaux et à l'extrémité desquelles coule l'acier, mais les cavités des divers moules à bandages ne peuvent être remplies que successivement, en rendant ainsi en particulier la durée de la coulée assez longue, ce qui rend plus difficile de mouler en temps utile des coulées im- portanteso Les gouttières de coulée connues dont le fond est percé de trous de coulée ainsi que les gouttières de coulée basculantes, qui compor- tent des becs de déversement sur leur*bord longitudinal, ne conviennent pas non plus au remplissage de ces moules centrifuges,
étant donné que les nap- pes d'acier ne se répartissent pas uniformément dans les cavités des mou- les à bandages et par suite ne les remplissent pas régulièrement. Les gouttières basculantes connues qui comportent un bord longitudinal horizon- tal sans becs.de déversement, et celles qui comportent au fond ou sur les côtés une fente longitudinale se prolongeant sur toute la longueur de la gouttière permettent de faire couler le métal sous forme de large nappe de la longueur de la coquille, mais elles ont, comme toutes les autres rigo- les ou gouttières de coulée connues, l'inconvénient de permettre au métal de couler aussi sur les portions des moules qui se trquvent entre les ca- vités à bandages, en donnant lieu à la formation de portions soudées à froid réunissant entre eux les bandages ainsi qu'à un remplissage irrégu- lier des moules.
Suivant une autre solution connue convenant à la fabrication simultanée de plusieurs petites pièces annulaires dans un moule de coulée -centrifuge simplement partagé en plusieurs parties et tournant horizonta- lement, on emploie un noyau qui remplit la cavité du moule presque jus- qu'à la hauteur du moule de la pièce, et peut servir à introduire le mé- tal, qui doit être refoulé par un piston par des canaux disposés dans le noyau. Mais cette solution ne permet pas de remédier aux inconvénients précités, en particulier lorsqu'il s'agit de bandages, car l'acier peut pénétrer dans l'intervalle entre les moules annulaires et le noyau et réu- nir ainsi les bandages entre eux.
En outre, le piston ne tarderait pas à s'immobiliser, le reste de l'acier se solidifierait dans le noyau et réu- nirait les bandages avec l'acier restant dans les canaux, de sorte qu'il ne serait plus possible de retirer le noyau des bandages une fois la cou- lée terminée.
L'invention a pour objet un procédé plus économique de fabrica- tion des bandages et pièces annulaires analogues par coulée centrifuge et un dispositif d'application de ce procédé, qui permettent de remédier aux. inconvénients précités.
Le nouveau procédé consiste à fabriquer simultanément plusieurs bandages ébauchés ou finis par le procédé de cbulée centrifuge, dans un
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moule centrifuge partagé en deux ou plusieurs parties et comportant dans sa surface intérieure les cavités de moulage des bandages, en répartissant le métal arrivant de préférence par une gouttière basculante, simultanément et en nappes uniformes seulement dans les cavités des moules à bandages d'un; moule centrifuge tournant horizontalement.
Une forme de construction simple du moule centrifuge convenant à l'application du nouveau procédé, consiste dans un tambour partagé dans le sens longitudinal, tournant horizontalement et comportant dans sa sur- face intérieure les cavités de moulage des bandages ébauchés ou finis et entre chacune d'elles une cloison qui empêche le métal de couler d'une ca- vité dans l'autre.
Une-autre forme de construction consiste en un moule centrifuge se composant de plusieurs moules annulaires assemblés sous forme amovible et comportant sur leur surface intérieure un ou plusieurs segments des ca- vités de moulage des bandages qui se complètent dans le moule centrifuge assemblé en formant des cavités complètes de moulage des bandages ébauchés ou finis, ainsi qu'une cloison empêchant le métal de se déversera Cette forme de construction a en particulier l'avantage, par rapport au moule simplement divisé, de permettre de ne remplacer que le moule annulaire.
éventuellement détérioré ou ayant subi une usure irrégulièreo , La coulée du métal s'effectue de préférence par une glissière bas- culante qui comporte au fond ou dans une de ses parois latérales des orifi- ces d'écoulement séparés par le même intervalle que les cavités de moulage des bandages, tels que des entailles, becs, fentes, ou tubulures.
Cette gouttière basculante permet de faire couler le métal simultanément dans toutes les cavités de moulage des bandages par tous les orifices d'écoule- ment sous forme de nappes régulières de section quelconque, de sorte que la nappe de métal ne coule que dans la cavité de moulage qui lui corres- pond, que toutes les cavités se remplissent uniformément et que,par suite, tous les inconvénients précités des rigoles et gouttières de coulée con- nues sont suppriméso Dans le cas de la forme de construction de la gout- tière basculante avec orifices de coulée disposés au fond, on amène, ainsi qu'il est connu en soi, la gouttière basculante avant de la remplir, dans une position dans laquelle les orifices de coulée se trouvent au-dessus de la surface du métal'et, après avoir fait couler une quantité de métal suf- fisante, on la fait basculer en arrière,
de façon à recouvrir brusquement les orifices de coulée avec une quantité de métal suffisante pour avoir la certitude qu'il s'écoule simultanément sous forme de nappes régulières et d'épaisseur appropriée.
De plus, on peut disposer dans les nouvelles gouttières basculan- tes comportant des orifices de coulée pour empêcher le métal de se déver- ser par le bord longitudinal comportant les orifices de coulée, un couver- cle dirigé obliquement de bas en haut vers le milieu de la gouttière et réuni, à ses extrémités, avec les parois de bout de la gouttièreo Ces cou- vercles sont évidemment connus en soi dans les gouttières basculantes, mais ils ont pour but de former avec un des bords longitudinaux de la gout- tière un orifice de sortie du métal en forme de fente allongée.
La gouttière basculante, comportant des orifices de coulée, a encore l'avantage, ainsi qu'il est connu en soi, d'être en forme de tuyau fermé'des deux côtés, dont une extrémité peut-.comporter une ouverture de coulée pouvant être fermée. Il est facile de réchauffer une gouttière de cette forme, par exemple au moyen de brûleurs introduits dans les orifices de coulée, étant donné que la chaleur qui y est apportée s'y accumule.
Pour la même raison, le métal ne peut pas subir des pertes de chaleur aus- si fortes que dans les gouttières ouvertes et, par suite,,on dispose de plus de temps pour alimenter la gouttière et pour exécuter la coulée. On peut aussi s'opposer d'une manière plus économique, par l'introduction d'un
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gaz de protection, à l'oxydaticn de la surface du métal qui est déjà plus faible en soi dans une gouttière de cette natureo
Pour pouvoir couler le métal de la gouttière basculante jusqu'à ce qu'elle soit complètement vide et toujours à la même distance radiale aussi faible que possible des cavités de moulage des bandages,
la largeur d'une forme de réalisation choisie de préférence de la gouttière basculan- te correspond autant que possible à celle du moule centrifuge et son axe d'oscillation coïncide sensiblement avec celui du moule centrifuge. Cette gouttière basculant permet d'utiliser dans la plus large mesure la largeur du moule centrifuge et par suite on peut, en lui donnant une longueur aus- si faible que possible, y introduire en une seule fois au moins la quanti- té totale de métal destinée à un moule centrifuge.
On arrive au même résultat, à savoir de pouvoir toujours faire couler le métal à la même distance des cavités de moulage des bandages, au moyen d'une autre forme de construction de la gouttière basculante en fai- sant coïncider sensiblement son axe d'oscillation avec la droite qui passe par les orifices d'écoulement du métalo Dans les gouttières basculantes connues ne comportant pas d'orifice d'écoulement, cette droite coïncide avec.le bord longitudinal par lequel le métal se déverse, tandis que dans la nouvelle gouttière basculante, qui comporte des orifices d'écoulement dans une de ses parois latérales, cette droite coïncide avec celle qui pas- se par les orifices d'écoulement.
En outre, l'axe d'oscillation étant ain- si disposé, la coulée du métal est plus calme, étant donné que la droite qui passe par les orifices d'écoulement au moment où la gouttière bascule, non seulement reste à la même distance radiale des cavités de moulage des bandages, mais encore toujours à la même hauteur.
Sur le dessin ci-joint, qui représente des exemples de réalisa- tion des dispositifs convenant à l'application du procédé suivant l'inven- tion : la figo 1 est une élévation en bout d'un moule centrifuge divisé dans le sens longitudinal et tournant horizontalement; la fige 2 est une coupe suivant la ligne A-A de la figo 1; la fig. 3 est une coupe longitudinale avec élévation partielle d'un dispositif de coulée centrifuge qui comporte un moule centrifuge se . composant de moules annulaires et dans lequel est introduite une gouttiè- re basculante; la fig. 4 est une coupe suivant la ligne B-B de la fige 3 avec galets de commande ou de support montés en avant; les figo 5 et 6 sont des coupes des moules annulaires ;
les fig. 7 et 8 sont des vues en perspective des gouttières bas- culantes et la figo 9 est une coupe du moule centrifuge dans lequel est in- troduite une gouttière -basculante dans diverses positions d'oscillation.
Suivant les fig. 1 et 2, le moule centrifuge divisé dans le sens longitudinal et assemblé d'une manière amovible par des dispositifs connus non représentés, est désigné par 1, les cavités de moulage des bandages finis, par 2 et les cloisons, par 3.
Le moule 1' du dispositif de moulage centrifuge des figo 3 et 4 se compose de moules annulaires 4 avec cloisons 3 et segments 5,6 des ca- vités de moulage des bandages qui se complètent en formant les cavités 2
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de moulage des bandages finis. Les moules annulaires 4 peuvent s'appliquer l'un contre l'autre au moyen d'évidements 7 en forme de cuvette qui, au mo- ment de l'assemblage du moule,permettent aux moules annulaires de glisser concentriquement l'un dans l'autreo Les pièces annulaires des extrémités 31, 31' peuvent aussi être formées par des moules annulaires 4. On assem- ble les moules annulaires par des dispositifsconnus, non représentés, tels que des tiges chargées par des ressorts, des griffes, etc. Le moule 1' tourne sur deux galets 8, 8' qui sont calés sur des axes 9, 9'.
Il peut être commandé par ces deux galets qui tournent dans des coussinets 11, 11' disposés sur des poutres transversales 10, 10', au moyen d'un pignon 12 et d'une roue dentée 13 ou de toute autre manière connue. Deux bandages coulés sont désignés par 200
Les moules centrifuges 1, 1' des fige 1, 2, 3 et 4 peuvent évi- demment comporter, d'une manière connue en'soi, une enveloppe de refroidis- sement non représentée.
La gouttière basculante 14 comporte un revêtement 32, des orifi- ces de coulée 15 par lesquels le métal ne coule que dans les cavités 2 qui leur correspondent et un couvercle 16 qui empêche le métal de se dé- verser le long du bord longitudinal 34 et est réuni avec les parois de bout 45, 45' de la gouttière.
Ce couvercle a encore l'avantage ,de provo- quer l'accumulation du métal à 1'.endroit des orifices de coulée dans la position basculée de la gouttière, de façon à faire pénétrer les nappes de métal plus profondément dans les cavités de moulage, même lorsque la quan- tité de métal contenu dans la gouttière a diminué, en raison de la pression plus forte dans le sens radial et à ne leur faire prendre une direction tangentielle qu'à cet endroit et par suite à ne pas tomber déjà au voisi- nage de la paroi de la gouttière. La gouttière 14 est mobile dans le sens longitudinal au moyen d'un chariot 18 circulant sur des poutres 17, 17 et dans le sens transversal au moyen d'un chariot 33. Il repose à une extré- mité dans un berceau 19 dans lequel un rebord 21 l'empêche de basculer sui- vant son axe.
Le berceau 19 de section correspondant à celle de la gout- tière 14, roule sur des galets de support 22 disposés de chaque côté de ses parois latérales et est accouplé par l'intermédiaire d'un tourillon 24 traversant un chevalét de support 23 avec une roue dentée 25, qui est com- mandée par une vis hélicoïdale 26 au moyen d'un volant à main-27 ou d'un moteur. La gouttière basculante 14 repose à son autre extrémité par un tourillon 28 dans une portée 29 mobile dans le sens transversal, de même que le chariot, de sorte qu'on peut rapprocher la gouttière une fois intro- duite aussi près,que possible de la surface de bout des cloisons 3. On peut disposer entre les orifices d'écoulement 15 des nervures 44 en forme de biseaux dirigés vers le haut, qui empêchent les résidus de métal de se déposer et de se solidifier entre les orifices d'écoulement.
La fige 5 représente, à gauche, un moule annulaire 35 démonté avec segment 36 d'une cavité de moulage de bandages ébauchés. Cette figu- re indique, à droite, de quelle manière les segments 36 des cavités se complètent au moyen des cloisons 3 sous forme de'cavités complètes 37 de moulage des bandages ébauchés.
La fige 6 représente les détails précités convenant,,au-- moulage de bandages finis. Les segments 5 et 6 d'une cavité du moule annulaire 4 du côté gauche de la figure forment les cavités complètes 2 de moulage des bandages finis au moyen des moules annulaires 4 disposés l'un à côté de l'autre et représentés en coupe à droite de la figure. Les moules annulai- res 35 peuvent aussi comporter les évidements 7 en forùe de cuvettes par lesquels ils passent l'un sur l'autre et s'appuient l'un contre l'autre.
La largeur de la gouttière basculante 14 des fige 3 et 4 corres- pond à peu près à la largeur du moule centrifuge entre les surfaces de bout 30 des cloisons 3 et l'axe d'oscillation C-C de la gouttière bascu-
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lante coïncide avec l'axe D-D du moule 1' de sorte que le métal sort par les orifices de coulée 15 toujours à la même distance des cavités de mou- lage 2 des bandages, jusqu'à ce que la gouttière soit vide.
La fig. 7 représente une gouttière basculante 14 à axe C-C, mais sans couvercle, en perspective. Parmi les diverses formes d'orifices de coulée représentés l'une à côté de l'autre sur cette gouttière, telles que des encoches 39, des becs 40, des fentes 15 et des tubulures 41, une des parois latérales 38,38' n'en comporte de préférence qu'une seule, ou bien le fond 42 ne comporte qu'une seule forme de trou, par exemple des fentes 15 ou des tubulures 41.
Au contraire,l'axe d'oscillation E-E de la gouttière basculante 43 de la fige 8 coïncide sensiblement avec la droite F-F qui passe par les orifices d'écoulement 39, 40, 15,41 du métal. Par suite, ainsi qu'il est facile de le voir sur la fig. 9, en coupe passant par le moule centrifuge dans lequel la gouttière basculante 43 est introduite, la droite F-F reste toujours à la même hauteur et à la même distance radiale des cavités de moulage 2 dans la position horizontale ainsi que dans la position basculée, en traits mixtes, de la gouttière. Mais l'axe d'oscillation E-E étant dis- posé de cette manière, le berceau 19, fig. 3, doit être modifié en consé- quence.
Les bandages ébauchés ou finis de forme, fabriqués par le nou- veau procédé, peuvent ensuite être déformés à chaud pour leur faire prendre leur forme définitive ou améliorer leurs qualités mécaniques, par laminage, à la presse, etc., quoique les caractéristiques de qualité prescrites soient déjà obtenues par le moulagé exécuté par le nouveau procédé.
Le nouveau procédé permet de faire l'économie de la totalité de la main-d'oeuvre très considérable, nécessaire jusqu'à présent, même pour ébaucher les bandages, et d'établir la fabrication des bandages sur une ba- se plus économique.
Le nouveau procédé et les dispositifs convenant à son application ne sont cependant pas limités à la-fabrication des bandages, mais peuvent aussi servir avec succès à la fabrication de pièces annulaires de grandes dimensions et d'autres formes en coupe, tout en restant conformes au prin- cipe de l'invention.