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METHODE DE COULEE ET PRODUIT POUR SA MISE EN OEUVRE.
Il est bien connu de surmonter les moulages ou de disposer sur leurs flancs et communiquant avec eux des cavités qui., remplies de métal li- quide à la coulée, constituent des masselottes qui, en se refroidissant en dernier,, laissent couler dans le moule du métal chaud qui empêche de se former les retassures ou autres défauts dus à la-contraction de solidification du mé- tal
Quand ces masselottes sont disposées au dessus du moule et formées les dernières,dans la coulée en chute alors que le métal précédent a tra- versé leurmoule, elles sont constituées par le métal le, plus chaud et le plus liquide et jouent bien leur rôle.
Quand., pour éviter certains défauts propres à la coulée en chute on pratique la coulée en source pour les moulages de pièces ou de lingots, un autre défaut apparaît qui est dû à ce que le métal de la masselotte,\) ayant parcouru d'abord le moule., arrive le plus refroidi dans la cavité qui lui est réservée.
Ce métal refroidi, dans la coulée en source, joue' mal son rôle,\) du fait de son manque de fluidité, pour alimenter la pièce et compenser la contraction de solidification.
Divers procédés ont été imaginés dans l'art de la fonderie pour obtenir en fin de coulée du métal chaud dans les masselottes, tout en coulant en sourceLeurs dispositifs sont compliqués et d'un fonctionnement difficile à régler, dépandant une main d'oeuvre supplémentaire et sont finalement in- certains et onéreux.
Dans les masselottes extérieures, on use avec succès;de sources de chaleur extérieures consistant à disposer à la surface accessible du liquide
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de la masselotte durant leur remplissage ou dès la fin de celui-ci, des quan - tités convenables de composé exothermique réagissant immédiatement ou en temps voulu.
Ce procédé n'est pas appliable dans le cas où., pour des raisons de commodité, dans le moulage mécanique, ou de complexité dans les moulages exécutés à la main, on est obligé d'avoir recours à des inasselottes incluses dans le moule, en contrebas où ne débouchant pas à l'extérieur: masselottes dites borgnes.
Ces masselottes borgnes ne pouvaient être traitées par des pro- duits exothermiques, ou autres sources de chaleur, aussitôt après la coulée en raison de leur inaccessibilité ; en résultait des défauts de retassures et leurs séquelles pour les raisons précédemment exposées.
On a alors imaginé de disposer à la partie supérieure des masse- lottes borgnes divers dispositifs dont les plus connus et notamment à l'étran- ger sont constitués: - soit par des cartouches contenant des produits combustibles générateurs de gaz, lesquels gaz exercent une pression au sein de la masselotte dans le mé- tal plus ou moins liquide; cette pression compense le manque de fluidité du métal, et tend, ainsi, se substituant à la gravité et à la pression atmosphé- rique, à supprimer ou atténuer les retassures.
- soit par de simples noyaux ou appendices de formes et de positions diverses, constitués par : du sable, du graphite ou autres matières dont le rôle était: soit d'établir à un certain moment une communication entre le métal liquide du coeur de la masselotte et l'atmosphère, soit de liquéfier le métal par car- buration.
Ces divers dispositifs donnent certains résultats; cependant ces générateurs de gaz sont d'un emploi assez difficile notamment quand les mas- selottes sont d'une importance telle que la synchronisation de l'action des gaz et du processus de-solidification ne peut être obtenue ; d'autre part, ceux de ces dispositifs destinés à liquéfier le métal, ou à établir une commu- nication avec l'atmosphère, n'entrent en action que trop tardivement dans la généralité des moulages pour avoir toute l'action désirable sur la santé mi- neure des pièces, et ceci notamment pour-les aciers basiques qui présentent une certaine viscosité naturelle.
Il est apparu aux demandeurs que les différents dispositifs em- ployés ne procuraient de santé réelle que si leur action était complétée par un apport substantiel de métal chaud dans les masselottes, et que la meil- leure condition pour obtenir le maximum d'effets conjugués de la gravité et de la pression atmosphérique ou autre, était que ces effets puissent s'exercer sur toute la surface de la masselotte, ou à partir de celle-ci, comme cela est parfois réalisé naturellement, dans le cas de la coulée d'un métal très chaud, arrivant très chaud dans la masselotte, et ne donnant pas lieu à for- mation de croûtes ni de ménisque convergent, mais au contraire à celle d'un diaphragme d'oxydes, suivant le métal dans son mouvement descendant sous l'appel instantané ou progressif des forces de contraction de solidification.
Les demandeurs ont imaginé un procédé nouveau qui permet l'ac- tion instantanée de la masselotte en temps opportun, non seulement par le ré- chauffage de son propre métal, mais par l'apport combiné de métal nouveau très chaud et d'une matière isolante ou "couverte" également très chaude; lesquels -métal et "couverte" chauds- conservent et augmentent L'effet :.de la gravité et de la pression atmosphérique.
L'invention est réalisée en utilisant, pour réaliser un procédé industriel nouveau, un produit exothermique moulé et solidifié qui sera dé- signé par la suite sous l'appellation de "masselotte préalable"o
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Le produit industriel nouveau suivant l'invention est constitué par un mélange exothermique connu en soi, et de préférence composé d'oxydes métalliques et d'aluminium porphyrisé, en mélange intime tel que celui con- nu sous le nom de "calorite", aggloméré à l'aide de colloïdes neutres ou orga- niques de préférence, puis moulé, et solidifixé sous une forme quelconque¯, mais de préférence sous la forme de la partie supérieure, de la masselotte à traiter.
La masse lotte ou l'élément de masselotte préalable ainsi obtenu est muni au cours de son moulage d'un certain nombre de trous destinés à sa fixation dans le moule de la masselotte au moyen de pointes de mouleur par exemple; il reçoit en outre, occlus dans son sein, mais débouchant à sa par- tie supérieure, un appendice en bois., carton, sable ou autre matière, des- tiné à produire une-effervescence favorable dans la matière liquide de la couverte.
Avant l'emploi, la masselotte préalable en calorite moulée, par exemple, reçoit une amorce d'allumage,composée à titre d'exemple non limita- tif de chlorures de magnésium ou de baryum, ou de toute autre matière conve- nable à cet effet. Divers produits ou dispositifs retardateurs ou accéléra- teurs, permettant de déclencher l'action de la .masselotte en temps opportun, peuvent être disposés sur celle-ci avant l'emploi.
Le procédé industriel nouveau utilise préférentiellement la mas- selotte préalable en "calorite" moulée et solidifiée mais l'emploi de tout autre produit exothermique ne sort pas de l'invention, s'il est moulé et so- lidifié à la forme, au moins partielle, des masselottes habituelles de mou- lages ou lingots.
La masselotte préalable moulée affecte ainsi diverses formes de pains, blocs où monolithes, qui sont placés dans les parties supérieures des moules des masselottes,avant la coulée, dans le but d'obtenir.- - un réchauffage du métal de la partie inférieure de la masse- lotte, - un apport de métal nouveau très chaud., - une augmentation de l'effet de gravité, - la conservation de l'action naturelle de la pression atmosphé- rique, par empêchement de la formation de¯croûtes de métal solidifié, - la conservation du réchauffage du métal par l'apport automati- que d'une "couverte" très chaude et isolante sur ce dernier.
Un effet accessoire, connu en soi, vient s'ajouter aux effets ca- ractéristiques de la masselotte préalable, précédemment décrite, cet effet est constitué par la détente de divers éléments obtenus dans la calorite et atomisés par la très haute température de la réaction exothermique, détente dont l'action vient à un certain moment s'ajouter aux effets naturels de gra- vité et de-pression atmosphérique rendus possibles par la haute température dégagée par la réaction exothermique qui a en outre procurés - un réchauffage du métal sous-jacent., - un apport de métal complémentaire très chaud, - et un apport d'une masse isolante très chaude.
La nature du produit exothermique à employer est déterminée par celle du métal constituant le moulage ou le lingot dont les masselottes sont à traiter.
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Les formes, importance, et hauteur des masselottes préalables sont déterminées par expérience,selon; - la nature du métal dès moulages ou lingots - le mode d'élaboration, - le mode de moulage et de coulée - l'importance des pièces.
Les masselottes préalables, moulées ou préparées en calorite ou autre mélange exothermique peuvent être-'produites aux formes exactes désirées pour des moulages de série, par exemple ou produites sous les formes les plus diverses standardisées, dans lesquelles l'utilisateur peut choisir celles qui conviennent le mieux aux moulages qu'il produit en faibles quantités ou à l'unité.
Le produit industriel nouveau revendiqué par les demandeurs est constitué par un produit exothermique connu en soi ou non, tel que de préfé- rence, le mélange exothermique d'un ou de plusieurs oxydes métalliques et d'aluminium porphyrisé, dénommé calorite, aggloméré, moulé et solidifié, à la forme désirable pour son emploi, prête à être disposé dans la place réser - vée dans ce but dans le moule.
L'emploi de tout autre produit: isolant, exothermique, fluidifiant, ne s'écarte pas de l'invention,' s'il est aggloméré, moulé, solidifié pour for- mer une masselotte préalable préfabriquée avant son utilisation.
L'emploi d'une forme creuse, en métal ou en matière combustible ou autre, préalablement établie à la forme de la masselotte préalable dési- rée, et contenant la calorite ou tout autre produit exothemique, isolant, fluidifiant ou combustible, solidifie complètement ou partiellement ou encore pulvérulent ne s'écarte pas de l'invention; de même, la mise en oeuvre d'une masselotte préalable fonctionnant sans avoir été munie de dispositifs retarda- teur, accélérateur ou d'allumage, ou encore fonctionnant par auto-allumage ou allumage à distance par étincelle électrique, ne s'écarte pas non plus de l'invention...
Le procédé industriel nouveau objet de la demande consiste dans l'emploi d'une masselotte préalable pour réaliser par réaction exothermique une masselotte chaude et partiellement isolante, agissant favorablement sur la contraction de solidification, par des effets connus soi ou originaux, en vue de la suppression de certains défauts dans les moulages et les lingots;
Les figures annexés qui sont des schémas donnés seulement à ti- tre d'exemple précisent l'invention. la fig. 1 montre en coupe, une masselotte préalablement dispo- sée suivant le procédé de l'invention dans la cavité réservée pour une masse- lotte borgne dans un moule préparé pour une coulée.en source. la fig. 2 montre la masselotte préalable dans le moule de la fig.l au moment où le métal coulé en source arrive dans la cavité ménagée pour la constitution d'une masselotte borgne et au moment où celle-ci va fonctionner. la fig. 3 schématise le résultat du fonctionnement de la masse- lotte préalable coopérant avec le métal coulé pour réaliser la masselotte borgnedésirée. les fig.
4, 5 & 6 sont des exemples des formes sous lesquelles se présentent les objets préfabriqués constituant les masselottes préalables
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prêtesà 19 emploi
Dans la fig. 1: 1,2,3 schématisent par exemple trois couches de sable dans lesquelles on a ménagé le creux de la pièce à couler 4 comportant par exemple un noyau 5La coulée en source se fera par une descente 6 ali- mentant le moule par le bas et débouchant à l'air en haut par l'entonnoir de coulée 7.
Une remontée 8 aboutit dans une cavité ménagée pour constituer une masselotte dà dimensions -correspondantes partie dans le châssis de la couche 2 et partie dans le châssis de la couche 3.
Le moule pourra également comporter des.masselottes ouvertes tel- le que celle dont l'emplacement est ménagé en 10.
Avant de poser le châssis 3 sur le châssis 2, on disposera, sui- vant le procédé de l'invention, une masselotte préalable 11, préfabriquée, de forme et de constitution convenable qui sera fixée en position par exem- ple par des clous de fonderie 12 passantpar des orifices 13, ménagés dans la masselotte préalable lors de sa fabrication, enfoncés dans le sable de 30
Le châssis de 3 étant en place, la masselotte préalable 11 est ainsi disposée à la partie supérieure du moule de la masselotte, prête-à coopérer avec le métal qui arrivera par 8 lors de la coulée en source (figo2)o
La masselotte préalable, figurée ici sous forme de corps cylindro- sphérique, sera par exemple constituée, lors de sa fabrication, par un agglo- méré 11, convenablement pressé de mélange exothermique,
mis et solidifié en la forme voulue par tout moyen de moulage approprié.
Cette masse de mélange exothermique, de calorite par exemple sera généralement munie, encastrée à sa partie inférieure 14, par exemple, d'une pastille d'inflammation 15 constituée par un mélange de type connu qui pren- dra feu au moment où le métal 16 arrive au contact de 140
A la partie supérieure de la masselotte préalable 11 une cavité 17 peut être ménagée pour recevoir l'appendice d'effervescence prédédemment décrit, qui favorise une certaine perméabilité à travers la couche 3, ou en- core permettre l'action connu en soi, d'un brassage du métal par le gaz ob- tenu à partir de mélanges ou matières appropriés insérés dans ladite cavité 170
La masselotte préalable, outre la solidité propre qu'elle a du fait de sa constitution d'aggloméré et qui en fait un objet manipulable, stoc- kable facilement,
etc .... peut être constituée avec une enveloppe de forme et de matière convenable pour être détruite par la chaleuro En particulier, dans le but de retarder, en certains cas, le déclenchement de la réaction, la base de la masselotte peut être munie d?un écran retardateur 18.
Après inflammation de l'amorce 15 et réaction exothermique, la masselotte dans sa cavité 9 se présentera sous la forme schématisée à la fig. 3.
En 21 le métal remonté de la coulée en source est surmonté et se mélange à une couche de métal 22 à très haute température, libéré par la ré- action exothermique dans la masselotte préalable.
La chaleur de 22 augmente la fluidité de 21 et la masselotte con- stituée en 21, 22, de métal très fluide jouera bien son rôle de nourrice de la pièce pour la coulée.
Par ailleurs, la couche d'oxydes en fusion, alumine par exemple, ou mélange plus complexe formant scorie en fusion réalise une couverte 23 sur- montant la masselotte. Cette couverte à haute température protège la masselot- te contre un refroidissement rapide.
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Comme il a été dit, les dégagements atomisés à très haute tempé- rature peuvent être utilisés systématiquement pour provoquer un effet de pression sur la surface de la masselotte qui en renforce encore les effets.
Aux figs. 4, 5 et 6 sont montrées, à titre purement indicatif, des formes possibles des masselottes préalables préfabriquées pour leur em- ploi pour la mise en oeuvre du procédé de coulée de la demande.
Naturellement, avec encore plus de facilités de mise en place la masselotte préalable pourra être utilisée, posée sur les remontées décou- vertes pour coopérer à la formation et au réchauffage des masselottes exté- rieures dans la coulée en source, la mise en place préalable sur la partie découverte du moulage réservé à la masselotte étant une commodité très gran- de et permettant un dosage exact de l'à-point thermique et de métal apporté.
Dans les coulées, en chute ou pourra de même disposer en surface, sans hésitation et sans retard une .masselotte préalable fournissant, comme ci-dessus, un à-point thermique et.de métal d'apport, prédéterminé constant.
REVENDICATIONS.
--------------------------- "Ayant ainsi décrit mon invention et me réservant d'y apporter "tous perfectionnements ou modifications qui me paraîtraient nécessaires, je "revendique comme ma propriété exclusive et privative":
1 ) Méthode de constitution des masselottes de fonderie, parti- culièrement applicable aux masselottes borgnes dans la coulée en source, ca- ractérisée parce que, au cours de l'établissement du moule, on dispose à la partie supérieure de la cavité dans laquelle on peut constituer la masselot- te, un aggloméré préfabriqué, de forme et de volume correspondants à une portion au moins du volume supérieur de cette masselotte, composé d'un mélan- ge exothermique aggloméré de forme dont la réaction sera déclenchée par du métal remplissant à son contact le bas de la cavité ménagée pour la masselot- te,
cette réaction fournissant simultanément à la masselotte des calories et un à-point de métal de nature convenable, très chaud, surmonté'd'une couche de scories en fusion, chaude et isolante.
2 ) Aggloméré solide à base de mélange exothermique, tel que de l'aluminium en poudre et un oxyde de fer ou autre avec des liants convenables, préfabriqués correspondant comme forme, volume et composition, à une partie au moins de la masselotte à réaliser, cet aggloméré de forme constituant une masselotte préalable permettant la mise en oeuvre du procédé suivant 1.
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