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PERFECTIONNEMENTS,APPORTES AUX PROCEDES DE MOULAGE DE PRECISION.
Pour la coulée d'un objet par la méthode dite "à cire perdue" ou analogue, suivant laquelle un modèle sacrifié, par exemple en cire, est logé ou incorporé dans une masse en matière réfractaire et est ensuite enlevé par fusion ou détruit de toute autre manière pour laisser subsister dans la ma- tière réfractaire une cavité de moulage dans laquelle l'objet en métal peut être coulé,
des trous ont été formés jusqu'ici en ménageant des trous corres- pondants dans le modèle sacrifiée La matière réfractaire pénètre dans les trous en les remplissant de sorte que le moule comporte des noyaux réfractai- res qui font partie intégrante de ce dispositif La matière réfractaire ne pénètre pas aisément dans un passage long et étroit de sort que des trous en-dessous d'une certaine dimension ne peuvent être obtenus avec certitude par cette méthode.
On désire souvent fabriquer une aube de turbine plus particuliè= renent une aube de rotor ou de stator d'une turbine à gaz ou d'un compresseur, cette aube comprenant un ou plusieurs passages internes,qui s'étendent dans le sens de sa longueur pour faire passer un courant d'air ou tout autre flui- de refroidisseur dans l'aube. Ces passages doivent être petits, Jusqu'ici il n'a pas été possible de couler ces aubes par de petits passages longitudi- naux internes et un but de l'invention est de permettre le moulage de ces au- bes et d'autres objets comportant des passages qui sont petits tout en étant longs.
L'invention consiste., principalement, à incorporer au moins un noyau réfractaire dans un modèle sacrifiéavant d'introduire le noyau et le modèle dans une masse réfractaire pour former le moule, le noyau restant en place dans le dispositif en traversant la cavité du moule après que le modè- le est détruite L'objet est alors coulé et le moule est ensuite détaché de la pièce coulée de la manière usuelle.
Le noyau peut avoir une tendance à rester dans la pièce coulée et il peut arriver qu'il doive être enlevé par des moyens mécaniques ou, conformément à une autre caractéristique de l'inven- tion, on enlève le noyau en le dissolvant dans un solvant qui n'attaque pas
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le métal de la pièce coulée
Le noyau, qui peut être une tige ou un tube, est évidemment en une matière réfractaire capable de résister à la température du métal fon- du pendant la coulée et qui ne réagit pas chimiquement avec le métalo La matière utilisée peut également dépendre du métal à couler. Des matières ty- piques sont la porcelaine, la sillimanite l'alumine, le zircon, la magnésie et la silice fondue.
Le noyau peut par exemple être obtenu par extrusion ou par moulage sous pression dans une matrice suivant la matière utilisée. Il peut être rendu poreux pour faciliter l'évacuation des gaz. Dans certains cas on peut même se servir d'un métal réfractaire ou de carbone. La silice fondue est toutefois la matière préférée et pour obtenir de longs trous ou passages ayant une section transversale uniforme et petite on préfère cons- tituer le noyau par un tube de silice.
Ces tubes peuvent être trouvés dans le commerceo Le solvant utilisé dépend évidemment de la nature de la matière réfractaire à dissoudreo Les solvants typiques sont l'hydroxyde de sodium fondu, l'hydroxyde de potassium, le carbonate de sodium ou de potassium ou encore un mélange de ces composéso La meilleure méthode pour dissoudre les noyaux de silice est l'utilisation de soude caustique ou l'hydroxyde de so- dium fondu sous pressiono
Le dessin ci-annexé montre., à titre d'exemple, l'application d'un mode de réalisation de l'invention à la coulée d'une aube de turbine creuse par la méthode dite "à cire perdue il
La fig.
1 montre, en perspective, une matrice en deux pièces pour le moulage d'un modèle en cire dans lequel sont incorporés des noyaux réfrac- taires:
La figo 2 montre, semblablement, l'aspect d'un modèle en cire avec les noyaux réfractaires en place.
Sur la fig. 1 la matrice est montrée., pour des raisons de clarté, partiellement ouverte, la matrice comprenant une partie inférieure 1 et une partie supérieure 2 séparées suivant un plan qui passe longitudinalement par le milieu du modèle d'aube à mouler Ces deux moitiés de la matrice sont im- mobilisées Pure par rapport à l'autre comme à l'ordinaire par des tenons 30 Le modèle de l'aube définitive 13 avec son embase 13a (figo 2)
doit comporter plusieurs petits passages de refroidissement sur toute sa longueur ainsi que plusieurs fentes étroites établies transversalement dans l'embaseo Des noyaux réfractaires pour former ces passages et fentes sont supportés dans la matri- ceo Dans une plaque 4 sont percés des trous en concordance avec les passages à ménager dans la pièce à coulerp cette plaque 4 étant soutenue par une pla- que de retenue 5 d'un côté de la matrice en deux pièces Les deux plaques 4 et 5 sont maintenues en place par une cheville 60 Une plaque 7, percée d'une manière similaire;.est retenue de l'autre côté de la matrice par une cheville 8.
Des tubes 9, en silice fondue, sont établis dans la cavité de la matrice pour former les noyaux et ces tubes sont un peu plus longs que l'aube de sor- te outils dépasseront de chaque côté de la pièceo Ces tubes sont soutenus dans les trous des plaques 4 et 7 en butant par une extrémité contre la pla- que de retenue 50 Pour plus de clarté les plaques 4 et 7 sont arrachées en partie pour montrer les extrémités de certains des tubes 9. De plus certains de ces tubes sont arrachés en partie au voisinage de la cavité dans laquelle est moulée l'embase de l'aubeo Cette cavité est formée en partie par deux pai- res de pièces amovibles 10 retenues dans la partie supérieure 1 et la partie inférieure 2 par des goupilles 11.
Dans des fentes ménagées dans ces pièces 10 de manière à traverser la cavité et à faire saillie sur les faces opposées de l'embase de l'aube, sont logées des lames 12, moulées en silice fondue, pour former les noyaux des passages transversaux dans cette embase.
La cire pour le modèle est injectée dans la cavité dans la matri- ce par des trous ménagés dans la plaque 7 et la cire coule donc d'abord dans la partie réservée à l'embaseo La cire coule autour des noyaux 9 et 12 en silice qui sont ainsi incorporés dans la cire et qui restent en place quand les plaques 4, 5 et 7 sont enlevées et quand le modèle en cire est dégage., ce modèle se présentant alors comme montré sur la figure 20
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Après que le modèle en cire et les parties dépassantes des noyaux ont été entourés d'une matière réfractaire de moulage et quand la cire a été enlevée après avoir été fondue, on obtient un-moule réfractaire avec une ca- vité dans laquelle doit se faire la coulée de métal cette cavité étant tra- versée par les noyaux réfractaires 9 et 12,
les extrémités de ces noyaux étant incorporées dans la matière réfractaire du moule. L'aube est coulée en ver- sant du métal fondu autour des noyaux qui sont ainsi incorporés dans la pièce coulée comme ils Pavaient été auparavant dans le modèle. Quand le moule ré- fractaire est brisé et enlevée l'aube coulée apparaît comme montrée sur la fige 2 excepté que les extrémités saillantes des noyaux en silice 9 sont ar- rachées. Pour former les trous et les fentes nécessaires dans l'aube et à travers l'embase les noyaux de silice sont alors dissouts par de la soude caus- tique fondue 0 cet effet la pièce moulée est plongée dans une solution de ce produit,
contenue de préférence dans une cuve fermée et sous une pression suffisante pour refouler le solvant dans les trous à mesure que la silice fondo La pression peut être d'environ 7,5 kg/cm2 et est fournie, de préférence, par de l'air comprimé ou tout autre gaz sous pression admis dans la cuve ferméeo
Par le procéder faisant l'objet de l'invention, des trous de pas- sage en un nombre quelconque et quelles que soient leurs dimensions ou formes peuvent être formés dans une aube de turbine ou de compresseuro Le métal u- tilisé est tel qu'il ne soit pour ainsi dire pas attaqué par la,soude causti- que ou tout autre solvant alcalin utilisé, les métaux utilisés par la fabri- cation des aubes de turbines à gaz, n'étant,
en générale pas attaquéso Pour des raisons de clarté, seuls quelques passages relativement grands sont mon- trés sur le dessin mais on a constaté qu9il était aisé de ménager dans une aube un nombre très élevé de trous ou passages ayant un diamètre d'environ 0,8 mm. avec un écartement d'environ 1,6 mm.
En pratique, les seules limita- tions imposées semblent être celles que les noyaux doivent être suffisamment écartés pour que le métal puisse couler facilement autour de ces noyaux et ceux-ci doivent être suffisamment rigides pour qu'ils ne fléchissent pas par la force du métal coulé dans le moulée
L'invention est évidemment applicable à d'autres procédés de mou- lage de précision pour lesquels on se sert d'un modèle sacrifié en une matière autre que la cires par exemple un modèle en mercure solidifié ou en un allia- ge à point de fusion très baso R E.S U M E.
@ L9invention a pour objet des perfectionnements apportés aux pro- cédés de moulage de précision pour obtenir une pièce coulée en métal avec au moins un trou ou passage obtenu par un noyau et à l'aide d'un modèle sacrifiée lesquels perfectionnements., utilisés séparément ou en combinaison, consistent notamment :
à incorporer'-au moins un noyau réfractaire dans un modèle sacri- fiée avant d!1introduire le noyau et le modèle dans une masse réfractaire pour former le moule, le noyau restant en place dans le dispositif en traversant la cavité du moule après que le modèle est détruite - dans le cas où le modèle est constitué en une matière aisément fusible telle que la cire et est moulé dans une matrice en plusieurs pièces -- à placer d'abord le ou les noyaux dans la matrice de manière qu'ils traversent la cavité de moulage de celle-ci en étant prolongés de part et d'autre de cet- te cavité, ces noyaux étant supportés et maintenus par des plaques sustenta- trices indépendantes de la matrice à enlever le ou les noyaux hors de la pièce,
coulée dans le mou- le!) en dissolvant le ou les noyaux dans-un solvant qui n9attaque pas d9une manière appréciable le métal de la pièce coulées à couler une pièce métallique avec au moins un petit, passage pour un moulage de précision en préparant un moule contenant au moins un noyau réfractaire formé séparément et qui traverse la cavité de moulage, en coulant la pièce dans le moule, en dégageant la pièce coulée hors du moule avec le
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noyau encore incorporé dans le métal et en faisant disparaître le noyau en le dissolvant dans un solvant qui n'attaque pas d'une manière appréciable le métal de la pièce coulée; à constituer le ou les noyaux en silice fondue; à utiliser de la soude caustique comme solvant,, pour dissoudre le ou les noyaux en silice fondue;
à plonger la pièce coulée dans un solvant sous une pression suf= fisante pour refouler le solvant dans le trou ou passage à mesure que le noyau fond; à constituer le noyau par un tube; et à appliquer le procédé à la coulée d'une aube de turbine avec plusieurs petits passages obtenus par des noyaux et s'étendant suivant sa longueur.
L'invention vise, plus particulièrement, certains modes d'applica- tion ainsi que certains modes de réalisation desdits perfectionnements; et elle vise, plus particulièrement encore, et ce à titre de produits industriels nouveauxles pièces ou objets, plus spécialement les aubes de turbine ou de compresseur, coulés à l'aide des procédés comportant application desdits per- fectionnements, ainsi que les éléments et appareils spéciaux convenant à la mise en oeuvre de ces procédéso