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GRIFFIN WHEEL COMPANY, résidant à CHICAGO ( E.U.A. ).
PERFECTIONNEMENT DANS L'ART DE FONDRE LES METAUX FERREUX.
La présente invention est relative à l'art de fondre les métaux ferreux et plus particulièrement à la fonte de pièces faites de métaux ferreux telles que les roue s de wagon faites de fer ou d'acier.
Un premier ob jet de l'invention est de fournir un procédé et un moule qui permettent de fondre des roues de wagon en acier ayant une micro- structure à grains particulièrement fins et dans lesquelles les vides dûs au retrait sont exceptionnellement petits.,
A cet égard, il a été constatés suivant la présente invention, que lorsque l'on fond des roues d'acier dans un moule de graphites, la relation normale entre les vides dûs au retrait et la teneur en carbone de l'acier est inversée en raison du refroidissement extrêmement rapide de l'acier fondu. En d'autres termes, si l'on réduit la teneur en carbone de l'acier les vides dûs au retrait sont plutôt réduits qu'augmentés, tandis queavec les techniques précédentes,une réduction en teneur de carbone a toujours amené un accroisse- ment des vides dûs au retrait.
On doit comprendre que cela est un facteur ex- trêmement important dans la production des roues de wgon en aciexy dans les- quelles une faible teneur en carbone et par conséquent une bonne ductilité sont particulièrement désirables.
Un autre objet de l'invention est de prévoir un ou. plusieurs évents, façonnés et disposés pour permettre la contraction de la rougi fondue pendant qu'elle se refroidit sans entraîner la rupture de la partie plate de cette xoue
Un autre objet de l'invention est de prévoir une cuvette d'évent dans le moule destinée à prévenir toute possibilité d'explosions dues à la réaction réciproque du graphite et de l'acier9 cette cuvette d'évent étant particulièrement façonnée et disposée pour empêcher cette action et pour con- stituer en même temps une partie de la cavité du moule dans le chapeau de celui-ci.
Un autre objet de l'invention est de faciliter la contraction de la roue tandis qu'elle se refroidit en supprimant le poids du chapeau du moule
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qui s'exerce sur celle-ci.
Un autre objet de 1* invention est de fournir des moyens pour re- cevoir l'acier en fusion versé dans le moule en graphite et prévenir l'érosion des surfaces de ce graphite qui délimitent la cavité du moule.
L'invention consiste en un procédé pour produire un moulage à l'aide d'un métal ferreux comprenant l'opération du versement du métal en fusion dans un moule en graphite dont le poids doit être au moins trois fois celuidu moulage de métal dans le moule
L'invention est également constituée par un moula en graphite contenant une cavité de moulage communiquant avec une amorce de coulée et avec au moins une cavité d'évent,le moule étant c on st itué avec des particules de graphite dont la dimension est au plus égale à 2mm57 et dont la densité est comprise entre 1,65 et 1,80, ce moule ayant un poids qui est au moins égal à trois fois le poids du métal en fusion qui peut être reçu dans le moule.
Suivant cette invention,la possibilité d'explosions est réduite ou supprimée, dans un moule qui comprend un certain nombre de blocs réfrac- taires délimitant une cavité de moulage à laquelle est réunie une amorce de coulée qui traverse au moins l'un des blocsp en prévoyant un revêtement per- méable aux gaz dans une cavité d'évent qui est reliée égaleaent à la cavité de moulage et qui traverse au moins l'un des blocs.
Conformément à l'invention, le procédé pour former une cuvette à l'intérieur d'une ouverture d'évent dans une partie du moule consiste à faire porter par cette ouverture un revêtement en forme de cuvette fait avec un mélange de matières susceptibles de se durcir sous l'effet de la cuisson pour former une carapace réfractaire et à faire cuire ce revêtement par la chaleur résiduelle du moule provenant du moulage précédent après enlèvement de celui-ci. L'invention comprend également le propédé pour fabriquer une roue qui consiste à fabriquer par moulage une roue métallique pleine, puis à découper un trou axial dans le moulage.
Si l'on se reporte maintenant aux dessins annexés donnés à titre d'exemple :
La fig. 1 est une élévation latérale d'une réalisation préférée d'un moule conformément à l'invention.
La fig. 2 est une vue en plan du chapeau du moule,la partie en graphite ayant été supprimée.
Les figure 3, 4 et 5 représentent des coupes prises respective- ment sur les lignes 3-3, 4-4 et 5-5 de la figure 2.
La fig. 6 est une vue en plan du dessous du châssis ou corps du moule,la partie en graphite ayant été supprimée. les figures 7, 8, 9 et 10 représentent des coupes prises respec- tivement sur les lignes 7-7, 8-8, 9-9 et 10#10 de la figure 6.
La figure 11 est une coupe partielle, centrale et verticale à travers le moule.
La fig. 12 est une coupe partielle verticale et radiale à travers le moule montrant l'un des goujons qui permettent d'obtenir l'alignement du chape au et du corps du moule.
La figo 12a est une coupe sur la ligne 12-12a de la figure 12.
La fig. 13 est une coupe partielle verticale du chapeau du moule, comparable à celle qui a été représentée à la figure 11, mais montrant les moyens qui permettent de former une cuvette d'évent dans celui-ci.
La fig. 14 est une vue en plan du dispositif de chauffage de la cuvette d'évent représentée à la figo 13.
La fig. 15 est une vue latérale en élévation montrant une forme préférée pour un appareil permettant de percer un trou axial dans le moyeu
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d'un moulage de roue produit, conformément à l'invention.
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La frigo 16 est une vue en élévation latérale partiellement en coupe verticale d'un chapeau de moule et d'un appareil permettant de former simultanément un certain nombre de cuvettes d'évent. dans celui-ci.
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La figo 17 est une vue en élévation,, partiellement en coupe cen- trale et verticale d'un appareil de moulage permettant d'appliquer l'inven- tionet
La figo 18 est une vue à plus grande échelle en coupe centrale
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et verticale de l'obturateur représenté dans la rigo 1.7a Si l'on passe maintenant à une description détaillée de l'inven- tionâ en se référant plus particulièrement à la figure 1, le moule comprend une partie supérieure, composée ou chapeau* désignée d'une façon générale par 2 et portant de chaque coté un tourillon 3 qui permet de le manoeuvrer faci- lement au moyen d'une grue ou d'un treuil(non représentés).
Le moula comprend
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également une partie de base ou corps du moule 4 portant de chaque coté un tolu- rillon 6 porté par un support 8, ces tourillons permettant de porter le moule et en même temps de le faire basculer ainsi que cela sera décrit plus tard en application du nouveau procédé. Le moule a été représenté dans sa position de versement le chapeau 2 étant serré étroitement contre le corps 4 et celui-ci étant sera?4 fortement contre une butée 9 par un levier 10 actionné par un vé- rin hydraulique 12.
La levier 10 vient en prise avec un goujon 14 du chameau
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2 et une barre de blocage:, actionnée d'une façon élastique, vient. en )r188 avec un goujon opposé18 du chapeau;, cette barre le étant réunie par un boulon 19 à un ressort de compression 20 contenu dans un cadre ou carter 22 monté à pivot en 24 à coté d'une butée 26 contre laquelle le ressort 20 fait ap- puyer le corps du moule 4 lorsque le levier 10 est relâché une fois que le métal en fusion,de l'acier par exemple, a été versé dans le chapeau 2 à travers un trou de coulée 28 La raison de ce dispositif deviendra claire lorsque l'on décrira la fonctionnement de l'appareil.
Si l' on se reporte maintenant aux figures 2 à 5 et 11, on voit que le chapeau 2 comprend des c ollie r s annulaires 30 et 32l'un supérieur l'autre inférieurs avec des rebords annulaires 34 et 36, respectivement,qui s'appuient contre des épaulements, supérieur et inférieur,d'un bloc de gra- phite annulaire 38.
Les colliers 30 et 32 sont réunis étroitement au moyen de mon-
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tages par boulons et écrous 40 (fig. 2 et 4) et le collier 32 comporte les goujons qui ont été mentionnés plus haut 14 et 18. Dans le goujon ,9 une douille 42 a été meulée avec une machine de précision (voir figo 2 et 3) et dans le goujon l8 une rainure 43 a été usinée (voir figo 12 et I2a)o La rai- nure 43 est délimitée en partie par deux barres d'acier espacées 44 qui sont fixées par des vis 46 au collier 32. La douille 42 et la rainure 43 sont dia- métralement opposées et de préférence sont disposées de façon que le plan ver-
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tical qui les traverse soit approx:I.mat.l\13.UBn't perpendiculaire à l'axa des tou- rillons coaxiaux 6 du corps du moule 4, pour des raisons qui seront données plus loin.
Le corps du moule 4, ainsi qu'il est représenté dans les figures 6 à 11. comprend un collier supérieur 48 avec un rebord 50 qui s'appuie sur
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un épaulement de forme complémentaire d'un bloc de graphite 52s. la base de ce b.Loc ét;an1W portée par un plate au cylindrique de forme complémentaire 54 qui., de préférences est perforé en un point 57 (f1"o 6 et 11) et qui porte les, tourillons de corps 6s mentionnés plus haut et représentés dans la fit. 9. te collier 48s vu plus cJ.a14.'emem. dans les figures 6 et g4 est bou- lonné dae façon amovible en 58 au plate au 54s de façon à bloquer le bloc de graphite 52 entre les deux colliers.
Le collier 48, comme on le voit dans les figures 6, 7 et 12 est muni d'une paire de goujons 60 qui lui sont fixée d'une façon amovible en un point 62 et qui sont disposés de façon à pouvoir être re-
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çus dans la douille 42 et la rainure 43 respectivement pour permettre de flïet-
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tre en ligne le chapeau et le corps du moule
Le collier 48,ainsi qu'on la voit mieux dans les figurés 6, 10 et 11, comprend également un certain nombre de pistons plongeurs 64,
action- nés d'une fagon élastique qui sont supportés chacun par un ressort de com- pression 66 logé dans une douille 68 filetée à travers le collier 48. La pression du ressort 66 peut être réglée au moyen d'un écrou 70 et d'un con- tre-écrou 72 et la position verticale du piston plongeur 64 peut être réglée au moyen de la douille filetée 68. Les pistons plongeurs 64, ainsi qu'on le voit dans la figure 11 portent,en totalité ou pour une part déterminée à 1-*avance, le poids du chapeau 2 pour permettre une contraction uniforme du mou- mage de roue ainsi qu'il sera décrit ci-après.
Les blocs de graphite 30 et 52 ont été travaillés sur leurs sur- faces de contact pour délimiter une cavité dans le moule qui correspondra à la forme d'une roue de wagon, cette cavité comprenant une partie pour la jante 74, une partie plate 76 et une partie pour le moyeu 78 correspondant aux mêmes parties de la roue en acier qui doit être fondue ainsi que cela sera décrit ci-après
Le bloc de graphite 38 du chapeau 2 est également pourvu d'un man- chon de graphite 80, facile à enlever (fig. 11) qui peut si on le désire être fixé de toute manière appropriée,par un ciment par exemple dans un trou ou une ouverture de forme complémentaire ménagé dans le bloc 38, ce manchon pré- sentant une ouverture de coulée 82 qui va en s'effilant vers le haut pour com- muniquer avec le trou de coulée 28.
Au-dessous de l'ouverture de coulée 80 est disposée une cuvette 84, anti-projections, fusible et de préférence en mé- tal qui dans la réalisation qui a été représentée à la figo 11 est constituée par une feuille mince d'acier,, Cette cuvette anti-projections 84 est intro- duite dans la cavité du chapeau du moule 78 avant le montage du manchon 80 et le fond de cette cuvette 84 repose sur le bloc 52.
La cuvette 84 est adaptée pour recevoir le métal en fusion provenant de la coulée 82 et, après que ce métal en fusion a rempli cette cuvette 84, la cuvette fond permettant la forma- tion d'une flaque de métal en fusion au-dessous de la coulée 82,de sorte que le métal en fusion supplémentaire qui s'en écoule dans la cavité du moule ne produit pas d'éclaboussures et s'écoule avec régularité dans la flaque qui s'agrandit jusqu'à ce que toute la cavité de moulage soit remplie par le métal en fusion.
Ce dispositif permet d'éviter les éclaboussures du métal en fusion et empêche une érosier rapide et la production de piqûres sur les surfaces de graphite qui délimitent la cavité du moulaces inconvénients avaient jusqu'à présent rendu l'emploi de ce genre de moule exceptionnellement coûteux pour la production de moulages d'acier de grande dimension tels que les rails de wagons
On doit noter que même avec le présent dispositif il se produit quelques érosions sur les surfaces de graphite délimitant la cavité du moule et on a découvert que si l'on dispose les parties du moula ainsi que cela a été décrit plus hauts ces surfaces,
ainsi que les surfaces en contact 86 des blocs de graphite 38 et 52 autour de la périphérie de la cavité de moule peuvent être usinées de façon à en faire disparaître un accroissement de Omm80 par exemple, ce qui permet de remettre à neuf la cavité du moule rapi- dement et moyennant une faible dépense. le bloc de graphite 38 du chapeau 2 comprend une ou plusieurs cuvettes d'évent ou manchons 88 qui communiquent avec la partie plate 76 de la cavité du moula en un point situés dans une direction radiale, à l'inté- rieur de la partie correspondant à la jante de la roue 74 et il a été con- staté que l'emplacement de ces cuvettes 88 présente une extrême importance pour éviter la déformation du moulage de roue pendant le retrait de l'acier se refroidissant dans la cavité du moule.
A cet égard on a constaté que le procédé suivi auparavant dans ce domaine et qui consistait à réunir les évents à la partie de la jante empêche la contraction uniforme du moulage de roues pendant son refroidissement et donne à celle-ci des surfaces de roulement qui ne sont plus circulaires.
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-La cuvette de l'évent 889 ainsi qu'on le voit mieux dans la figure Ils est constituée par une pièce de forme généralement cylindriques, perméable aux gaz et non inflammable,qui peut être constituée par exemple à l'aide d'un mélange de sable à noyau et de liant cuit ainsi qu'il sera décrit ci-après de façon à réaliser un récipient résistant uni dont les pa- rois laissent passer les gaz provenant de l'action réciproque du métal en fusion et du graphite.
La cuvette 88 a été formée9 ainsi qu'on le voit mieux dans la figure 139 par l'insertion d'un obturateur 90 fait d'aluminium ou de toute autre matière appropriée dans une ouverture 92 du bloc de graphite 38. Cet
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obturateur 90 porte une poignée 94 fîxée à deux guidages 96 qui sont dispo- sés de fagon à fftre reçus dans des ouvertures de forme complémentaire 98 du bloc 38, de façon à réaliser le centrage de l'obturateur 90 dans couverture 92. Un dispositif de chauffage électrique,désigné d'une façon générale par 1009 est installé à la base de l'ouverture 92; ce dispositif de chauffage a une surface-modèle supérieure 102,en aluminium de préférence,dont la forme correspond à la forme de la cavité de moulage dans la partie qui traverse le fond de l'ouverture 92.
De la sorte,la surface 102 du dispositif de chauffa- ge 100 ferme le f ond de l'ouverture 92 par une surface qui corre spond au con-
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tour de la roue qui doit être moulée dans la cavité de moulage.
Le dispositif de chauffage 100 et l' obturateur 90 étant en posai- tisons ainsi que cela est représenté à la figure 139 un mélange approprié, tel que par exemple un mélange de silice pulvérisée et d'un liant sec à 2 % de phénol est versé dans l'ouverture 92 autour de l'obturateur 90 jus-
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qu9 â ce que cette ouverture soit entièrement remplie, ainsi que cela est représenté à la figure 13. Le mélange est alors chauffé très fortement par le dispositif de chauffage 100 et par la chaleur résiduelle dans le bloc de graphite 38 qui provient du précédent moulage qui vent d'en être retiré.
Dans le cas du moulage Initial, le bloc 38 est chauffé très fortement dans un four et en même temps le dispositif de chauffage 100 reçoit le courant électrique nécessaire pour produire la cuisson et la solidification du mé- lange
Après que la cuisson a été prolongée suffisamment pour solidi- fier la cuvette d'évent 88. le dispositif de chauffage 100 est enlevé et un trou,
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ou ouverture 1Ç4 (tiio 11) est perforé dans le fond de la cuvette 88 en un point qui se trouve radialement à l'intérieur de la section de la cavité de moule 74 correspondant à la jante.
Si on le désire,la surface de l'obtura-
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teur 90 ou la surface du dispositif de chauffage 102 peut être munie d'une saillie ou goujon d'emboîtement de forme correspondant à celle de Couverture
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102 et s'appuyant contre la surface opposée de façon à éviter d'avoir à peur- cer le trou 104
On doit noter également que,de préférence, l'obturateur 90 et
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la surface du dispositif de chauffage 102 sont re vêtus d'un milieu approprié facilitant le décollage tel que du noir d'acétylène qui évitera l'adhérence complète du liant.
Si l'on se reporte encore à la figure 1, la coulée du métal en fusion s'effectue de la fagon suivante. Les surfaces du chapeau et du corps du moule constituées par les blocs de graphite 38 et 52 délimitant la cavité
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du moulage, sont revêtues d'un endutt de noir d'acétylène pour empêcher l'ad- hérence du moulage dans la cavité;
les parties du moule, le chapeau et le corps 2 et 49 sont assemblés, ainsi que cela est représenté à la figure 11, les gou- jons 60 pénétrant dans la douille 42 et la rainure/ 439 respectivement, pour assurer un alignement parfait du chapeau et du corps du moule. Lorsque le chapeau 2 et la corps 4 sont ainsi assemblés et sont supportés par les tou- rillons 6 et les supports 8 du corps9 la barre 16 est amenée en contact avec l'oreille du chapeau 18 et,sous l' action du ressort 209 agit pour faire bas- culer le corps 4 jusqu'à ce qu'il atteigne la butée 26.
Le lever 10 est alors actionné par le vérin hydraulique 12 et, agissant contre 1' oreille supérieure 14 déplace le corps 4 jusqu'à la butée 9 dans une position pour laquelle le
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moule se trouve horizontalement préparé à recevoir la coulée Dans cette
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position, ainsi qu'on le voit mieux dans la :Ciii'o Ils l'acier en fusion est versé dans la cuvette 28 et s'écoule vers le bas en traversant l'amorce de coulée 82 jusqu'à la cuvette anti-projections 84, le premier flot de métal
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fondu venant frapper le fond de cette cuvette antimpawjections de façon à empêcher toute érosion du bloc de graphite du corps 52.
Ainsi qu'on l'a dit plus haut, cette cuvette 84 présente une paroi mince et fusible qui fond au moment où ella est complètement remplie du métal en fusion .provenant de l'amor- ce de coulée 82, de sorte que le mtal en fusion qui était contenu dans cette cuvette 84 s'écoule avec régularité vers le fond de la partie correspondant au moyeu de la roue78, dans la cavité de moulage et forme en ce point une
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flaque de métal en fusion.
Le métal en fui t1 qui continue à être versé dans le trou de coulée 28 passe à travers l' amorce de coulée 82 pour venir s'ajou-
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tsar à la flaque sur le fond dans la cavité de moulage, et cette flaque s'a- grandit progressivement jusqu'à remplir complètement la cavité de moulage ainsi que la cuvette d'évent 88 et l' amorce de coulée 82
Dès que la cavité de moulagela cuvette d'évent 88 et l' amorce
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de coulée 82 sont complètement remplies par ce métal en fusion le 3v,r 10 est soulevé au moyen du vérin 12 et le re ssort 20 fait basculer le fond 4 vers le sol jusqu'à la butée 269 ce qui permet l'écoulement du métal en fuT' sion provenant de la cuvette d'évent 88 dans la cavité du moulage aussi longtemps que cette cuvette d'évent 88,
après que le moule a été basculé par le re ssort 209 reste en communication avec la cavité du moulage et son point le plus élevé. Dans ces conditions;, le poids du chapeau 2 est complètement ou, si on le préfèrepartiellement supporté par les ressorts 66:, de sorte que,tandis que moulage de roue dans la cavité de moulage se contracte pendant le refroidissement, la surface conique de ce moulageau périmètre intérieur de la partie de cavité 74 (figo Il) peut librement soulever le chapeau 2 sans faire supporter des efforts exagérés à la partie plate de la roue qui se trouve dans la partie de la cavité de moulage 76.
On a également constaté que, en disposant l' ouverture d'évent 104 à l'intérieur de la partie correspondant à la jante9 dans une direction radialela contraction du mou- lage de roue se produit d'une façon uniforme,9 ce qui donne un moulage parfai-
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tement circulaire. Le métal contenu dans l'ouverture 1049 pendant la con- traction du moulage de la roue, se brise normalement pour s'en dégager, de sorte que lorsque l'on retire le moulage 'ljIOU1e l'évent et la cuvette d-9évent 84 resteront dans le chapeau 2.
On doit comprendre quelorsque le moulage s'est solidifiés la barre 16 est retirée et le chapeau 2 est enlève au moyen de ses tourillons 3 pour permettre de retirer le moulage du corps 4.
Le moulage retiré du moule est déposé sur une table tournante 106 (figo 15) le moulage étant désigné par le chiffre de référence 108 et la coulée ou partie de l'amorce de coulée du moulage étant désignée par 110.
Un chalumeau oxyacétylénique 1129 fonctionnant sous une pression d'environ 27 Kg pour l'oxygènes,est utilisé pour percer un trou 114 à travers le moyeu du moulage de roue 108 dans la cavité de retrait 116 qui pénètre dans ce
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moyeu à partir de la partie 110o L'opération prend d'ordinaire environ 3 se- condeso On laisse alors refroidir le moulage pendant 20 minutes environ jus- <.'a ce que :Le moyeu se soit refroidi à 760A G environ j le table 106 est alors amenée à tourner au moyen d'un dispositif moteur,non représenté, et le cha-
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lumeau 1129 partant du trou 1149 est employé pour découper un trou axial et cylindrique représenté schématiquement en 118 à la figo 15. L'opération, en même temps, sépare la port ion de coulée 110 du moulage et fournit le trou axial nécessaire dans le moyeu.
Le moulage ainsi obtenu présente une structure dont les grains sont exceptionnellement fins et qui est due au refroidissement très rapide de
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l'acier dans la moule de graphite qui, pour obtenir ce résultat, doit astre au moins trois fois plus lourd que le bloc dsacier fondu qu'il contient.
Les blocs de graphite 38 et 52 sont de préférence formés à l'aide d'un matériau composé totalement ou partiellement de carbone avec un liant
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carbonique, ce carbone étant totalement ou partiellement sous la forme de graphite avec-les qualités suivantes
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- Densité 1965 à 1980 - Résistivité électrique (ohma) 0,00008 à 0900016 - Conductibilité thermique de ; 5697 W/12 - OC à 567 W/m2 OC - Coefficient de dilatation (en mm/ C) 0,4 x 10 7 à 1,2 x io-7 - Ef fort de rupture transversal 10519/coe à 315 Bzz - Dimension maxima des particules s 2mmf>7o Le graphite est fabriqué en broyant et tamisant du coxe de pétrole calciné de façon à produire des particules traversant un tamis à vingt maillas, mais retenues par un tamis à trente-cinq mailles et à produire des particules en "farine" qui traversent un tamis à 200 mailles.
La "farine" et les parti- cules plus grosses sont mélangées dans toute proportion voulue avec environ 30 %' de poix à 300 C environ puis le mélange est refroidi et comprimé de fa- çon à former des briquettes de la dimension voulue. Les briquettes sont alors cuites au four et après cuisson sont imprégnées de poix dans une chambre à vide9 puis sont graphitées par un chauffage lent au four jusquà environ 3o000 C, et enfin refroidies pendant 10 à 12 jourso
On a constaté également que si l'on réduit la teneur en carbone
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de l'acier fondu à une valeur comprise entre 0,6 bzz et 1%',
on obtient une ré- duction considérable dans le retrait par rapport à celle qui se produit nor- malement quand 1 acier fondu contient la teneur en carbone normale variant de
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1,5 % à 3,5 %. Comme exemple d'acier ayant permis de produire les moulage s nouveaux conformément au présent procédé et avec le moule de la présente in= vent.ion on peut signaler l'acier contenant environ 091LI- , d'alun4n1umS) 0951 de chrome S) 0S)48 $. de silicium, environ 09032 % de soufre, environ 09028 de phosphore9 environ 0966 de manganèse, environ 0,6 % à 1%'.
de carbone, le reste étant du fer pure On doit comprendre que la proportion de ces di- vers éléments peut varier si on le désire pourvu que la teneur en carbone se maintienne dans les limites indiquées puisque un accroissement de la teneur en carbone augmentera les vides dus au retrait contrairement à la règle ac- ceptée jusqu'à maintenant qui veut qu'un accroissement de la teneur réduise les vides dus au retrait
Il y a lieu de penser que ce phénomène résulte de la vitesse ex-
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ceptionnelle à laquelle le moulage est refroidi en raison du poids relative- ment plus élevé de graphite et de ses excellentes propriétés conductrices de la chaleur o
Si l'on se reporte à la figure 16,
la partie du moule 2 qui forme le chapeau est particulièrement bien adaptée pour un dispositif de versement sous pre ssion dans lequel l'amorce de coulée se trouve dans la partie du corps du moule,non représentée, et, pour cette raison, le centre du chapeau a reçu une ouverture cylindrique et sensiblement verticale 122 dans son centre qui est utilisée dans des conditions qui seront décrites ci-après
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La surface 86 du chapeau est adaptée à <3"tre portée par un collier 124 sur lequel sont fixés des goujons d'alignement 60 pour permettre un ali- gn'e#nt très précis de la surface tournée vers le sol avec la surface-modèle 126 d'un élément de support annulaire qui a la forme d'une plaque chauffante 1289 ladite surface 126 correspondant exactement
au contour des sections de la roue qui correspondent à la partie plate et à la jante,ladite roue devant être moulée contre la surface inférieure du chapeau 2 qui délimite la cavité du moulage ainsi que cela a été décrit précédemment pour la première réalisa- tion.
L'organe de support ou plaque chauffante 128 est solidement fi- xée à une barre de traverse 130 qui est guidée par une ou plusieurs barres 132 pouvant glisser dans des ouvertures de guidage de forme complémentaire du châssis 134. Le châssis porte un dispositif de puissance à cylindre du modèle
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courant désigné d'une façon générale par 1369 dont la tige de piston 138 est reliée par une liaison filetée 140 à une ouverture centrale dans la support 130 qui se trouve en alignement vertical avec l'ouverture centrale 122 du chapeau 2, Le support 130 a été représenté en ligne pointillée dans sa po- sition de retrait dans la figo 16, et,dans cet état,la surface 86 du cha-
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peau s'appuie sur le collier 12ï.;
le support 130 est représenté en trait plein dans sa position avancée pour laquelle la plaque chauffante 128 porte le poids du chapeau 2, lu surface-modèle 126 de la plaque chauffante 128 étant en contact étroit avec la surface de moulage correspondante du chapeau 2.
Le chapeau 2 est muni d'un certain nombre d'ouvertures d'évent 92, au nombre de troLs de préférence et disposées à égale distance les unes
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des autres autour du trou central 122. La plaque chauffante 128 comporte des fêtons 142 qui peuvent être reçus dans les ouvertures correspondantes 92 quand la plaque 128 est dans la position avancée que représente la figure l6s
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chaque teston ou ergot 142 ayant une face recourbée qui correspond à la sur- face intérieure d'un obturateur 90 et qui est adaptée à sunir étroitement avec la surface inférieure de celui-ci au point qui est radialement le plus écarté dans cette surface intérieure.
Les obturateurs 90 qui correspondent en nombre aux ouvertures
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d'évs1'1'ts 92 dans le chapeau 2 sont fixés9 de façon amovible en 144000 sur une monture 146 qui a un goujon cylindrique 148 qui est disposé de façon à pouvoir être reçu dans l'ouverture 122 du chapeau 2 pour permettre la mise en ligne des obturateurs 90 dans les ouvertures d'évent 92,ainsi que cela est décrit ci-après. L'extrémité inférieure du goujon 148 est effilée en
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150 pour faciliter son introduction dans l'ouverture 122. La monture 146 est supportée,en son centre,par une chaîne 152 et l'appareil de levage 154 d'une grue à volée 156 d'un modèle courant.
La monture 146 et les obturateurs 90 peuvent ainsi être ramenés dans une position représentée en ligne pointillés à la figure 16 et peuvent
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strie avancés jusqu'à la position représentée en ligne pleine dans la même figure.
L'appareil qui a été représenté à la figure 16 est utilisé pour former les cuvettes d'évent 88 dans le chapeau 2 en procédant de la façon suivante :le chapeau 2 est mis en place avec ses surfaces 86 portées par le collier 124 et avec les goujons introduits dans la douille 42 et dans la rainure 43 (non représentées dans la figure 16) du chapeau 2, ce qui a pour conséquence d'amener la surface de coulée faisant face vers le bas du cha- peau 2 dans un alignement précis avec les surfaces-modèles 126 de la plaque
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chauffante 1280 On doit comprendre que, dans cette position, le chapeau 2 a été fortement chauffé soit comme conséquence de la formation d'une coulée dans le moule,soit par une cuisson dans un four à la température convenable pour cuire un mélange de sable de fonderie avec un liants,ainsi qu'on l'a décrit
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plus haut.
En outre les obturateurs 90 et la surface 126 ont été revêtus d'ua milieu isolast tel que du noir d'acétylène qui peut, de faycn satisfai- san'te.2 ë'tjM mis en place en. dirigeant. la flamme du chalumeau à acétylène sur la surface extérieure de l'obturateur 90.
L'appareil de levage 154 est alors actionné de façon à abaisser
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la tige d alignement. 148 dans l'ouverture centrale 152 du chapeau, tandis que les goujons 90 sont abaissés dans les ouvertures d'évent 92. Soit avant, soit après l'abaissement de ces goujons 909 le dispositif à cylindre 136 est actionné pour refouler la plaque chauffante 128 vers le haut jusqu'à ce que sa surface-modèle 126 vienne en contact étroit avec la surface corres- pondante du chapeau 2 et qu'ainsi la plaque 128 maintienne le chapeau 2 sou-
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levé au-dessous du collier 124s ainsi que cela est représenté dans la figure 160 Dans ces conditions,
les fêtons 142 de la plaque chauffante 128 sont en contact étroit par leurs surfaces infléchies et faisant face vers le haut avec les surfaces complémentaires des obturateurs 90 correspondants et ainsi les tenons 142 et la tige 148 agissent pour amener les obturateurs 90 exactement
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dans le centre des ouvertures 92
A ce moment,
le mélange de sable de fonderie et de liant décrit à
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propos de la figure 5-3 est versé dans l51 ouverture 92 autour de 15'ob*turateur de façon que la chaleur du chapeau 2 puisse agir pour cuire ce mélange et le transformer en une cuvette ci-évent 88 qui présente dans son fond une ouverture
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correspondant au téton 11a.2o On doit noter que si on le désire la plaque chaif- fante 128 peut être chauffée de toute autre manière appropriée telle que cela a été décrit par exemple pour le dispositif de chauffage 100 de la réalisa- tion qui a été précédemment décrite.
On a pu constater néanmoins quelors- que cette plaque est faite avec un bon conducteur de la chaleur tel que le fers la chaleur du chapeau 2 transmise le long de la surface-modèle 126 de la pla- que 128 a une action suffisante pour cuire le fond des cuvettes 88. On peut également si on le désire préchauffer la plaque 128.
Quand la cuvette 88 a été suffisamment cuite , l'appareil de leva- ge 154 est mis en action pour soulever la chaîne 152 et par suite faire sortir
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le s obturateurs 90 des ouvertures 9; à ce moment si on le désire une petite quantité du mélange de sabla de fonderas et de liant peut getre versée dans la cuvette 88 qui peut être soumise à la cuisson pendant une durée supplémen- taire avec ce mélange additionnel de façon à accroître l'épaisseur de la pa- roi du fond de la cuvette .
Le dispositif 136 est alors mis en action pour abaisser la plaque 128 jusqu'à sa position arrière représentée en ligne pointillée à la figo 16
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l'ouverture dans le fond de la cuvette 88, correspondant au tffton 142 peut alors fftre nettoyée en renversant le chapeau 2 et en passant une petite tige dans l'ouverture pour enlever le sable libre qui pourrait s'y trouver
Si l'on se reporte maintenant à la figure 17, un réservoir sous pression désigné d'une façon générale par 158 est relié à une conduite pour l'envoi d'air comprimé 160 adaptée pour envoyer un fluide sous pression qui devra agir sur le métal en fusion 162 à l'intérieur d'une poche de coulée
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désignée d'une façon générale par 164.
La poche de coulée est de préférence équipée avec des tétons ou des pieds 166 qui reposent sur le fond du réservoir 158 et peut être exactement centrée dans celui-ci au moyen de plaques de guidage 168 réparties de préfé-
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rence as 900 environ autour du périmètre de la poche de coulée ïEl,.o La réser- voir sous pression 158 est fermé par un couvercle 170, facile à enlever qui a reçu sur sa face inférieure une couche d'un matériau isolant approprié 172 ce couvercle est bloqué de façon amovible contre un collier de serrage étain- che 174 au moyen d'un certain nombre de pinces 176
Le couvercle 170 et la couche isolante 172 portent des ouvertures, respectivement alignées,
pour recevoir un tube de coulée 178 qui est ajusté sans contrainte dans ces ouvertures et qui repose sur le côté supérieur du couvercle 1700
Le corps 180 du moule comprend une cuve annulaire 182 contenant un bloc 184 d'une matière plastique telle que du graphite dans lequel une sur- face de moule 186 a été usinée à sa face supérieure pour délimiter le côté in- férieur d'une cavité de coulée 188 qui a été représentée sous la forme d'une roue de wagon La cavité de coulée est munie d'un trou de coulée 190 qui peut s'ajuster étroitement au tube 178 pour permettre de verser le métal en fusion 162 dans la cavité du moula 188 ainsi que cela va être décrit.
Le corps du moule comprend également un collier 192 qui est en contact par un épaula- ment avec le bloc de graphite 184 et qui est fixé sur la cuve annulaire 182
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par des assemblages de boulons et d'écrous 194'' Le chapeau 196 du moule comprend des colliers supérieur et inté- rieur 198 et 200 qui sont en contact étroit par des épaulements avec un bloc de graphite 202 et qui sont serrés entre eux par un certain nombre d'assembla-
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ges de boulons et d'écrous 1$.o La surface inférieure 206 du bloc 202 a été usinée pour délimiter le coté supérieur de la cavité du moule .$80
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La machine comprend également une grue à portique 208 qui peut se déplacer au moyen des roues 210 sur des rails 212 pour être amenée au-dessus du
réserver sous pression 158 ou pour en être écartée. La grue 208 comprend également deux leviers pour soulever le moule,214, qui sont montés à pivot sur cotte grue en 216 et qui sont mis en mouvement par une source de puissan- ce 218 montée sur la grue 208.
Il y a lieu de noter que les levas rs 214 sont disposés de façon à pouvoir porter le corps 180 du moule jusqu'à ce que le trou de coulée 190 de celui-ci soit en ligne avec le tube 178 par lequel s'effectue la coulée le dispositif 218 est alors mis en action pour abaisser le levier 214 faisant ainsi descendre le trou de coulée 190 mis en communication avec le tube de versement 178 avant le versement d'une coulée dans la cavité du moule 188.
Lorsque cette coulée a été versée ainsi qu'on va le décrireles leviers 214 sont actionnés par le dispositif 218 pour soulever le moule et le séparer de son contact avec le tube de versement 178; la grue 208 peut alors être dépla- cée jusqu'à une position dans laquelle le moula rempli est d'un coté du tube de versement 178 et un nouveau moule est en ligne avec ce tube pour permettre le versement d'une nouvelle coulée.
La grue 208 porte également deux dispositifs de serrage à cylin- dre 220, dont chacun comporte un piston 222 et une tige de piston 224 portant un élément de serrage 226 qui peut venir en prisé avec le chapeau 196 pour bloquer ensemble les deux sections du moule et pour appuyer le tube 178 très fortement contre le couvercle 170 pendant une opération de versement.
La grue comporte également un dispositif à cylindre et plongeur 228 comprenant un pis- ton 230 et une tige de piston 232 qui porte une butée 234 qui peut venir en prise avec un plongeur ou bouchon-obturateur désigné par 236 qui coulisse dans une ouverture de forme complémentaire dans le bloc du chapeau 202,l'extrémi- té inférieure de ce plongeur portant un siège conique 238 qui peut venir en prise avec un siège complémentaire à l'extrémité supérieure du trou de cou- lée 190 pour fermer celui-ci, ainsi que cela va être décrit, après que la ca- vité du moule 188 a été remplie avec la métal en fusion 162 provenant de la poche de coulée.164.
Le bouchon obturateur 236 est maintenu, de façon à pouvoir faci- lement être dégagé, dans sa position supérieure ou position d'ouverture, par une pièce facile à déformer telle qu'une gouaille 240 introduite dans l'une des nombreuses ouvertures 242 percées dans le sens vertical dans la tige du bouchon obturateur 236; cette goupille est en prise des deux côtés de cette tige avec le coté supérieur du bloc 202, de façon à porter le bouchon obtu- rateur 236 avant que celui-ci ne soit actionné par les dispositifs 228.
Le bouchon obturateur est représenté en détail à la fig. 18 et comprend un tube 244 qui peut être fait de toute matière appropriée,telle que du fer ou une matière durcissable. Ce tube 244 porte les ouvertures qui viennent d'être indiquées 242 et porte en outre un allège conique 246 fait de toute matière appropriée telle qu'une matière plastique à sa partie infé- rieure pour délimiter le siège 238 qui a été mentionné plus haut. L'extré- mité inférieure de ce tube 244 est de préférence également munie d'un bou- chon étroitement ajusté 248 qui peut être fait de toute matière appropriée telle que du fer ou une matière plastique et est enfoncé dans l'extrémité de ce tube.
La tube 244 est de préférence rempli avec du sable 250 pour empe- cher son affaissement et le bouchon 248 sert tout particulièrement à empêcher que le sable ne s'échappe par l'extrémité inférieure du tube 244 si le siège en matière plastique 246 venait à être brisé quand le bouchon obturateur 236 est déplacé jusqu'à sa position de fermeture par le dispositif 2280
Lorsque l'on verse une coulée dans l'appareil de la figure 17 dans les conditions qui viennent d'être décrites,
le fluide sous pression envoyé dans le réservoir 158 refoule le métal en fusion l62 vers la haut à travers le tube de versement 178 dans le trou de coulée 190 jusqu'à ce que la cavité du moule 188 soit remplie à ce moment le dispositif 228 est actionné soit automatiquementsoit à la main pour amener la bouchon obturateur 236 dans
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sa position de fermeture et interrompre la communication entre la cavité du moule 188 et Le trou de coulée 190. A ce moment aucune pression supplé- mentaire du fluide n'est envoyée dans le réservoir 158 et si on le désire la pression peut être abaissée légèrement pour permettre au niveau de l'acier en fusion 162 de baisser ainsi que cela est décrit dans la demande de brevet déjà mentionnée.
Les leviers 214 sont maintenant actionnés pour soulever le moule et le séparer du tube de versement 178 puis la grue 208 est roulée jusqu'à une position dans laquelle le moule puisse en être enlevée
Après qu'il s'est écoulé un temps suffisant pour que la métal en fusion se soit solidifié dans la cavité du moule 188, le moulage formé par le métal solidifié est soulevé entre les sections de moule correspondant au cha- peau et au corps 196 et 180.
Pour obtenir ce résultat on introduit une autre goupille 240 dans une ouverture 242 du bouchon obturateur 236 au-dessus de la surface supérieure du bloc du chapeau 202 quand le bouchon obturateur est dans sa position fermée puis en élevant le chapeau 196 d'une manière quelcon- que,par exemple au moyen de cries mécaniques ou hydrauliques jusqu'à ce que ce chapeau soit dégagé du moulage et que le moulage soit soulevé par le plon- geur 236 hors du corps 180.
On doit noter qu'à ce moment le bouchon obtura- teur doit avoir une liaison avec déplacement à vide avec le chapeau 196,de sorte que, tandis que ce chapeau est soulevé, son poids cesse de s'exercer sur le moulage jusqu'à ce que le chapeau vienne en contact avec la goupilla à ce moment un nouveau soulèvement du chapeau soulèvera le moulage hors du corps de sorte que le moulage, tandis qu'il se refroidit,peut se contracter radialement sans avoir à supporter des efforts qui seraient occasionnés par le poids du chapeau ou par le poids du moulage lui-même.
De plus, la chaleur résiduelle du chapeau et du corps du moule pendant cette phase de l'opération agit pour prévenir un refroidissement exceptionnellement rapide du moulage et empêcher ainsi des ruptures ou retraits et autres défauts qui pourraient résulter d'un refroidissement rapide.
Après une période déterminée à l'avance pour le refroidissement, suffisante pour permettre la contraction radiale à peu près complète du mou- lage provenant de ce refroidissement, le moulage peut être complètement enlevé d'entre les deux parties du moula par exemple il est possible de soulever la chapeau 196 et de l'amener au-de ssus d'un transporteur puis de l'abaisser jusqu'à ce que la moulage vienne reposer sur le transporteur : la goupille peut alors être retirée de l'ouverture 242 dans la bouchon obturateur et le chapeau peut être soulevé jusqu'à ce qu'il rende entièrement libre le moulage.
L'extrémité supérieure du bouchon obturateur 236 peut alors être coupée de toute façon désirable par exemple avec des cisailles ou avec un cha- lumeau et le bouchon 248 peut être chassé du tube 244 en introduisant une barre dans l'extrémité supérieure du tube et en frappant avec un marteau sur cette barre pour faire sauter le bouchon 248 hors de l'extrémité inférieure du tube, ce qui permet au sable 250 de s'écouler. Le siège 246 peut être aussi chassé à coups de marteau hors de l'extrémité inférieure du tube si on le désire
Le moulage peut alors être transporté sur la table tournante 106 (figo 15)
et le chalumeau oxyacétylénique 112 peut être mis en ligne avec le tube 244 qui forme ainsi un trou de départ dans la moulage 108 à travers le- quel la flamme du chalumeau 112 est dirigée pour commencer la perforation d'un trou axial dans ce moulage. Après que la flamme du chalumeau 112 a été dirigée dans le tube 244, le chalumeau sera ensuite déplacé d'une façon ap- propriée par exemple au moyen d'une glissière dans une direction radiale vers l'extérieur du tube 244 qui est concentrique à l'axe du moulage de roue s 108; la table 106 est alors mise en rotation au moyen d'un moteur qui n'a pas été représenté, de :façon que la flamme du chalumeau 112 puisse découper un trou axial dans le moulage le long de la ligne pointillée 118.
Il est préférable d'employer un bouchon obturateur tubulaire comme celui qui a été représenté, néanmoins un bouchon obturateur plein fait de métal
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ou d'une matière céramique peut être employé, mais dans ce cas le chalumeau- devra d'abord être employé pour percer une ouverture à travers le moyeu ainsi que cela est représenté à la figure 15 puis sera utilisé pour faire une cou- pure tout autour du bouchon obturateur pour obtenir l'ouverture axiale.
REVENDICATIONS.
.ayant ainsi décrit notre invention et nous réservant d'y apporter tous perfectionnements ou modifications qui nous paraîtraient nécessaires , nous revendiquons comme notre propriété exclusive et privative :
1 - Procédé pour fabriquer un moulage avec un métal ferreux, ca- ractérisé par le fait que le métal en fusion est coulé dans un moule en gra- phite dont le poids est au moins égal à trois fois le poids du moulage de mé- tal contenu dans le moule .