<Desc/Clms Page number 1>
Pour fabriquer avec du fer ou des métaux non ferreux des pièces coulées exemptes de retassures, cavités et fissures, il est connu d'introduire dans la matière fondue dans les creusets, poches ou l'avant-foyer de faibles quantités d'hydrogène juste suffisantes pour éviter les retassures et cavités. Par un. dosage correct on arrive au résultat que lorsque les pièces coulées formées avec la matière fondue ainsi chargée de gaz refreidisseni dans les .moules, coquilles par exemple, les gaz dissous sont libérés à l'intérieur de la pièce coulée en formant des porosités et le gonflement ainsi produit empêche la naissance de retassurer
<Desc/Clms Page number 2>
et de cavités. La quantité d'hydrogène nécessaire doit être dé- terminée laborieusement par des essais.
Ce procédé n'a pas donné de bons résultats, car il n'est pas possible d'obtenir un dosage uniforme et la concentration nécessaire du gaz dans toute la ma- tière fondue. En outre, les pièces coulées sont pleines de pores grossières et ainsi leur valeur est diminuée tant au point de vue de leur solidité, de leur compacité et de leur imperméabilité qu'au point de vue de la facilité de les usiner par enlèvement de copeaux.
L'invention a pour but d'améliorer encore la qualité des pièces coulées, par exemple en évitant qu'il se forme dans ces pièces des pores grossières qui diminuent leur résistance et em- pêchent leur usinage par enlèvement de copeaux.
-L'invention a pour objet un procéde de fabrication de pièces coulées de haute qualité en fonte de fer ou de métaux non ferreux, en particulier en fonte d'aluminium ou autres métaux légers, dans lesquelles la formation de retassures, cavités et fissures est évitée par la libération de gaz dissous dans la ma- tière fondue lors du refroidissement de cette masse dans le moule. L'invention consiste à introduire et à dissoudre dans la matière fondue des proportions de gaz plus fortes qu'il n'est nécessaire pour éviter la formation de retassures ou de cavités et à couler la masse fondue chargée de cet excès ae gaz. On peut par exemple maintenir le gazage pendant la coulée, l'injection ou le moulage sous pression, ou introduire le gaz immédiatement avant la coulée, l'injection ou le moulage sous pression.
Par conséquent, selon l'invention, on n'introduit pas dans la masse fondue une quantité dosée mais une quantité aussi grande que possible de gaz, par exemple d'hydrogène.
Les avantages le obtenus selon l'invention résident d'une part dans le fait que le fort gazage dissout tous les oxydes et scories, et aussi par exemple dans les métaux légers fondus les
<Desc/Clms Page number 3>
impuretés telles' que les oxydes, carbures et autres, ou les en- traîne à la surface d' où l'on peut les enlever par grattage. Si, comme il est particulièrement recommandé selon l'invention, on utilise pour le gazage de l'hydrogène ou des gaz contenant de l'hydrogène, ceux-ci ont en outre un effet réducteur sur beau- coup de matières fondues. La pièce fondue devient plus résis- tante à la corrosion grâce à la dissolution ou à l'expulsion des impuretés. En même temps' on s'oppose ainsi à la séparation des constituants des alliages.
La matière fondue purifiée est sursa- turée de gaz. Lors de la solidification dans le moule, ce gaz, l'hydrogène par exemple, se sépare d'une manière inattendue à l'intérieur des pièces coulées en bulles de dimensions microsco- piques qui ne se touchent pas, et non pas en formant des pores grossières. Par conséquent, tandis qu'avec la technique connue il se produit une structure à pores grossières, il se forme se- lon l'invention une structure à bulles sphériques extrêmement petites qui ne se touchent pas, de sorte que la pièce obtenue reste parfaitement imperméable à l'air.
L'hydrogène emprisonné dans les petites bulles ne peut s'échapper nulle part et presse avec sa forte surpression les couches extérieures des pièces à couler, couches encore plas- tiques, pâteuses, mais rendues par le refroidissement parfaite- ment imperméables à l'hydrogène (non plus atomique comme l'hy- drogène dissous mais moléculaire) contenu dans les bulles, jus- que dans les contours éventuels les plus fins du moule, coquille par exemple, de sorte que la pièce coulée est extraordinairement conforme au moule, possède une surface étonnamment lisse et est pratiquement exempte de tensions internes de retrait. En outre, par suite de l'effet de gonflement obtenu par la libération du gaz, on peut réduire au minimum la hauteur de la masselotte.
Pour maintenir dans la matière fondue une concentration aussi forte que possible des gaz dissous et permettre à ceux-ci d'agir d'une manière particulièrement active au commencement du
<Desc/Clms Page number 4>
refroidissement et de la solidification, on effectue de préfé- rence selon l'invention le gazage de laitière fondue immédiate- ment avant la coulée et on le maintient pendant la coulée, et éventuellement aussi dans les moules. Dans le même- but, on peut aussi effectuer un gazage dans le jet de coulée lui-même, par exemple au moyen d'organes d'introduction disposés dans le trou de coulée du four ou au déversoir des creusets ou autres appa- reils semblables.
Le gazage pout être effectué de diverses ma- nières et au moyen de divers corps, c'est-à-dire au moyen de divers gaz et corps générateurs de gaz. L'hydrogène et les gaz contenant de l'hydrogène sont ceux qui conviennent le uieux, et cela s'applique plus particulièrement au cas de l'aluminium et autres métaux légers mais aussi au fer et alliages ferreux. Par exemple, on peut introduire le gaz dans la matière fondue au moyen d'une lance convenablement déplacée ou sous une .orme so- lide, par exemple sous la forme de corps ou sels chimiques cé- dant leur gaz dans la matière fondue, sous la forme d'hydrures, d'hydrocarbures solides ou autres, ou amener la matière fondue en contact avec ces corps solides.
Pour obtenir une concentration aussi forte que possible du gaz dissous dans la matière fondue, une particularité de l'in- vention consiste à amener cette ratière fondue en contact avec des corps poreux à surface aussi grande que possible tels que des corps poreux céramiques, graphitiques, ou carbo-céramiques sous forme de tuyaux ou plaques par exemple, et à introduire uniformément par ces corps poreux dans la matière fondue un gaz à l'état très finement divisé. Il est alors recelé d'adapter la dimension des pores de ces corps poreux à la tension superficielle de la matière en fusion pour éviter que ce@e-ci ne pénètre dans les pores lorsqu'on interrompt le gazage.
En général, on choisira la forme et la disposition des corps preux de telle sorte qu'ils atteignent toute la matière fondue aussi uniformé-.
<Desc/Clms Page number 5>
ment que possible. les avantages obtenus par l'utilisation de corps poreux proviennent du fait qu'en introduisant le gaz par ces corps d'où il sort pour pénétrer dans la matière fondue sous la forme d'un très grand nombre de très fines bulles de gaz, celles-ci offrent une très grande surface pour l'absorption du gaz dans la matière en fusion. Cette surface est en outre sensiblement supérieure et si l'on veut plusieurs fois supérieure à la surface du bain de gazage de la matière fondue, par exemple la surface libre du bain, par où le gaz dissous est rediffusé et quitte la matière fondue.
On peut ainsi établir dans la matière fondue un concentration du gaz dissous sensiblement plus forte qu'avec les procèdes con- nus. Il faut cependant surtout établir aussi dans la matière fondue une répartition uniforme du gaz et de la concentration du gaz dissous,et pour cela il faut n'utiliser que des corps poreux de dimension suffisante, par'exemple des corps poreux recouvrant tout le fond.
Alors que les buses utilisées pour l'in- troduction de gaz dans les matières en fusion se bouchent facile- ment, l'obstruction des corps poreux n'est pas à craindre car on peut toujours choisir la dimension de leurs pores de telle sorte que, grâce à la tension superficielle, le métal ne puisse pas pénétrer dans ces pores.Il est ainsi possible d'obtenir et de maintenir d'une manière très simple, même dans les petites fonde- ries, une concentration de gaz en excès dans les matières fon- dues à couler..
L'introduction du gaz à l'aide de corps poreux peut avoir lieu de diverses manières. Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, on introduit le gaz dans la matière fondue aussi uniformément que possible au moyen de corps poreux recouvrant le fond d'un creuset ou d'une cuillère de coulée et disposés à une certaine distance au-dessus de ce fond, sous la forme de plaques poreuses adaptées à la section du creuset ou de
<Desc/Clms Page number 6>
EMI6.1
la cuillère ou de tuyaux poreux placés côte-a-côte. Vil peut cependant aussi introduire lu g >z dans la matière fouaue par. <fcG parois poreuses du creuset ou ae la cuillère et/ou des revote-.. monts poreux de la cuillère et/ou des fonds poreux du creuset ou de la cuillère.
Selon un autre uode de réalisation, on introduit le gaz dans la matière fondue par les parois poreuses de l'entonnoir utilisé pour le moule de coulée ou le four. Lorsqu'on coule
EMI6.2
au moyen de poches à quenouille, on peut effectuer le e-:::.Zet3t: à travers des parois poreuses de l'orifice de coulée et du bou- chon. Dans tous les cas, il est avantageux de choisir la dimen- sion des pores et la pression de gaz, et par suite la grosseur
EMI6.3
des bulles de gaz dans la di"ti2-re fondue, de .elle sorte eue la durée du séjour dwns cette '1tiè;t:'e fondue d.s bulles de r>3 ser- des cor.s poreux et enlevant dans la '.ic..tière en fusion soit suffisante pour l'absorion complète de ces bulles de gaz. :
Jans
EMI6.4
ce but, lorsqu'on utilise r rétroaction du des cors poreux ayant des pores diri "es vors 1. surf.ce libre de la ma- tière fondue et d'autres ùL'i-:'E;S ra le fond du creuset ou de la poche par exemple, les pores d. ces poreuiries vers la surface libre de 13. ,',-,tisre fondue peuven. être plus tes que les pores dirigées vers le fond du crteuset au ne 1..ocre cette façon, les e,-z criant ywr îa face inféra y,ên tr en t il est vrai dans la matière fondue sous la foras de bulles us grosses mais leur séjour des cette matière :Éoiica(3 est >1us' 1 J;
--- que celui des bulles sortit par la face supérieure du corps Poreux, de sorte que les bulles de gaz rehi:ive.::nt è.-rOSSèS )811- vent être absorbées et qu'on évite les éclaboussures qui se::cient produites par des es de e,-z sortant par la \ snr:L';..ce ¯i=.1e..I va de s oi qu'on peut aussi réchauffer le baz UViJll e 1 f üï ti o- duire. Cela est recommandé lorsque le ras se dissocie dans la masse fondue et iütrodnisal1t du ,# ,, ''issocié
<Desc/Clms Page number 7>
on peut augmenter la vitesse de diffusion ou d'absorption du gaz dans la matière en fusion. Pour obtenir la dissociation ou réchauffer le gaz, on peut utiliser des corps poreux chauffés à une température plus élevée que la température de la matière .fondue.
Dans le cas d'un gazage au moyen de gaz combustibles et en particulier du gazage de métaux légers fondus avec de l'hydre- gène ou des gaz contenant de l'hydrogène, il est facile de s'as- surer que la matière fondue contient le plus possbile de gaz, et cela par le fait qu'on peut enflammer le gaz et le faire brûler d'une manière continue au-dessus de la matière fondue, dans la- quelle il est introduit par le bas. la composition du gaz de ga- zage est choisie suivant la nature de la matière fondue à traiter.
De préférence, pour un alliage d'aluminium ou autre métal léger, on choisira à la manière connue l'hydrogène ou un gaz contenant de l'hydrogène. Il est d'ailleurs recommandé, comme on l'a dit plus haut, d'utiliser aussi l'hydrogène pour le fer et les al- liages ferreux, c'est-à-dire pour la fabrication de pièces en fonte grise ou en acier coulé. Lorsqu'on veut en outre réduire la teneur'd'un alliage ferreux fondu , on peut de la manière dé- crite et en utilisant aussi des corps poreux traiter préalable- ment la matière fondue avec de l'oxygène -et n'introduire l'hydro- gène qu'ensuite.
Si l'on utilise pour le gazage des gaz combustibles, plus particulièrement de l'hydrogène ou des gaz contenant de l'hydro- gène, on enflamme ce gaz avant l'introduction de la matière fon- due dans le récipient de gazage, en vue d'éviter des explosions.
Lorsqu'il s'agit de fabriquer des pièces coulées, par exemple en aluminium ou autres métaux légers, qui doivent être ensuite traitées ou usinées pour leur donner une surface parfaite- ment lisse ou qui doivent conserver une surface parfaitement lisse .même après avoir été travaillées par enlèvement de copeaux, ce ré- sultat peut être obtenu également par le procédé de l'invention en coulant de la manière décrite dans des moules, chauffés d'une
<Desc/Clms Page number 8>
manière continue, par exemple des coquilles, une matière fondue chargée d'un excès d'hydrogène ou de gaz contenant de l'hydrogène ou d'un autre gaz convenable.
Le procédé selon l'invention permet de fabriquer des pièces de toutes sortes coulées ou moulées par injection, sous pression ou même par centrifugation en matières diverses telles qu'un métal léger, de la fonte grise, un métal composite, etc... et l'on observe alors toujours une amélioration de qualité surprenante et non encore égalée.
En particulier, le procédé slon l-'invention permet aussi l'enrobement d'objets métalliques dans des enveloppes métalliques coulées, en préparant des matières fondues chargées d'un excès de gaz soluble, de préférence d'hydrogène, et en coulant ou injectant ces matières fonaues de la manière décrite dans des moules où sont placés les objets métalliques à enrober. le procédé qui vient d'être décrit se prête en particulier à la fabrication de pièces coulées en coquilles avec objets métalliques enrobes, telles que des bielles, coussi- . nets, carcasses de moteur électrique avec paquets de tôle enrobés, etc... On place les pièces à enrober dans des coquilles dans lesquelles on coule ou on injcte des matières fondues, de préférence en métaux légers, chargées d'un excès d'un gaz soluble, en particulier l'hydrogène.
On peu. chauffer Valablement les pièces à enrober et éventuellement les isoler avec un enduit de fonderie avant de les introduire dans les coquille. On utilise alors le fait surprenant que les pièces coulées ..briquées par le procédé selon l'invention sont pratiquent exactes de tensions de retrait, de sorte qu'on évite les donnages qui seraient causés au métal d'enrobage des pièces métalliques par de telles tensions.
Des améliorations importantes de qualité sont obtenues non seulement dans la fabrication de pièce noulées en coquilles ou dans l'enrobage de pièces métalliques dans un métal coulé, mais aussi dans le cas du moulage, en sable. Ainsi, selon une autre --- particularité de @ autre - particularité moulage, en sable. Ainsi, selon une
<Desc/Clms Page number 9>
fondues charges d'un excès d'hydrogène, par exemple, dans des moules dont la teneur en humidité a été augmentée ou môme dans des moules mouillés.
On obtient alors l'avance qu'il se pro- duit pendant la coulée un effet de trempe, en particulier à la 'surface de la pièce coulée, de sorte que dos pièce, en -tonte ainsi fabriquées présentent une structure améliorée, par exemple une structure de durcissement. En outre, on évite ou atténue ainsi les réactions chimiques du métal liquide avec les matières qui composent le moule, de sorte que la nature de ces ..altères n'a plus qu'une influence très faible sur la quitté de la pièce coulée.
Comme on l'a déjà mentionné, on peut utiliser pour le gazage les gaz les plus divers, que l'on choisit suivant la com- position de la matière fondue. On utilisera de préférence l'hydro- gène pu un gaz connut de l'hydrogène. On peut aussi utiliser un gaz provenant de la gazéification de pièces de bois, de tour- be, etc... D'une manière très simple et suffisante pour beaucoup d'applications, on peut même effectuer un gazage en excès en in- troduisant dans la matière fondue avant ou pendant la coulée un tronc de bois approprié, de préférence en maintenant le bois dans la matière fondue dans des creusets où l'on puise à l'aide de cuillères pour la coulée, en enlevât -de temps en temps le charbon de bois déposé.
L'invention a aussi pour objet les appareils, tels que creusets, cuillères, poches, etc... permettant de mettre en oeuvre le procédé décrit. Ces appareils sont caractérisés par 'le fait que le fond et les parois, ou dos.parties des parois ou du fond sont constitués par des corps poreax auxquels sont re- liés des conduites de gaz, éventuellement, avecinterposition de chambres de distribution. Selon une autre forme de réalisation, on peut disposer, au-dessus du. fond ou en avant des parois, des corps poreux reliés aux conduises d'arrivée du gaz.
Selon une autre particularité, les orifices de coulée sont revêtus de corps
<Desc/Clms Page number 10>
poreux auxquels on amène le gaz ..le gazage de façon que celui-ci pénètre de la manière désirée dans le jet do coulée. Outre les corps poreux, on Réutiliser d'autres dispositifs d'introduc- tion de gaz, par exemple des tuyaux céramiques percés de trous pour la sortie du gaz.
La description qui va suivre en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs fera bien comprendre comment l'invention peut être mise en oeuvre pratiquement.
Les figures 1, 2 et 3 représentent trois formes de réali- sation différentes d'une cuillère de coulée selon l'invention.
Les figures 4, 5 et 6 représentent trois formes de réalisa- tion d'un creuset de cc 'ée selon l'invention.
Les figures 7 et 8 représentent deux forces d'entonnoirs selon l'invention utilisables pour les moules ou les fours.
Les figures 9 et 10 représentent deux formes de réalisa- tion d'une poche de coulée selon l'invention.
Les cuillères dé coulée 1 représentées.sur les figures 1 à 3 sont équipées de corps poreux 2 permettant l'introduction d'un gaz de gazage dans la cuillère. Dans le cas de la figure 1 le corps poreux 2 est disposé au-dessus du fond 3 de la cuillère
1. Le tuyau d'amenée de gaz 4 traverse le fond 3 et est relié à une source de gaz, par exemple à une bouteille d'hydrogène, en Passant par le manche 2 de la cuillère 1.
Pour obtenir une distri- bution uniforme du gaz dans les corps poreux 2 et une répartitior.- uniforme dans la section de la cuillère des gaz sortant par la surface du corps poreux, une chambre de distribution 6 est dis- posée à l'intérieur du corps poreux. les pores du corps 2 sont Plus fines sur la face supérieure que sur la face inférieure., Pour tenir compte du fait que les petites bulles qui sortent par la face inférieure demeurent plus longtemps dans la matière fondue que celles qui sortent par la face supérieure.
L'exemple de la figure 2 est semblable à celui de la figure 1, sauf que le corps poreux 2 est complètement fermé sur
<Desc/Clms Page number 11>
la. face supérieure.
Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 3, le fond et la paroi de la cuillère sont revêtus d'une matière poreuse 2, et ce revêtement est entouré d'une chambre de diotri- bution 6. Dans ce cas, l'arrivée du gaz dans la chambre de distri- bution 6 se fait aussi à travers le fond 3 de la cuillère 1.
La même disposition que dans les cuillères peut être uti- lisée dans- les- creusets 1 représentés sur les figures 4, 5 et 6.
Le creuset 7 de la figure 4 est équipé d'un corps poreux 2 qui fonctionne de la même manière que celui de la figure 1. Le gaz arrive par un tuyau.6 plongeant dans la matière fondue.
Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 5, une partie 2 des parois, du creuset 7 est poreuse et le gaz arrive par un tuyau 8 plongeant (Uns la masse fondue et non à. travers le fond. Le tuyau 8 débouche dans une chambre de distribution 6 et peut être par exemple un tuyau en céramique ou en matière poreuse.
Dans le cas de la figure 6, toute la paroi intérieure 2 du creuse t 1 est poreuse, et la ratière poreuse, par exemple cé- ramique, est entourée également d'une chambre de distribution 6 dans laquelle le gaz arrive par le tuyau 4.
Pour maintenir le gazage jusqu'immédiatement avant la cou- lée et même encore dans le jet de coulée, on peut utiliser selon l'invention des entonnoirs 0 ou 10 pour moule ou pour four re- présentés respectivement sur les figures 7 et 8. Dans ce cas également les corps poreux 2 sont entourés de chambres de distri- bution 6, dans lesquelles arrivent les gaz par le tuyau 4.
:Dans le cas où la coulée se fait au moyen de poches à quenouille, telles que représentées en coupe partielle sur les figures 9 et 10, -le gaz arrive par la quenouille 11 et à travers des corps poreux 2 disposés autour de l'orifice d'écoulement 32.
On peut choisir la forme de réalisation de la figure 9 lorsque
<Desc/Clms Page number 12>
le gaz est introduit avant que la Matière fondue arrive dans la- poche 13 et que le gaz est un gaz combustible que l'on enflamme avant l'introduction de la matière dans la poche pour éviter des explosions. On choisit la forme d'exécution de la figure 10 lorsque le gaz combustible est introduit dans la poche 13 alors que celle-ci contient déjà de la matière fondue. Dans les deux cas la poche de coulée 13 est fermée par une quenouille 11 tra- versée axialement par un tuyau 14 d'arrivée de gaz. Un corps po- reux 2 est disposé autour de l'orifice d'écoulement. En outre, dans le cas de la figure 10, la quenouille 11 est fermée à l'ex- trémité inférieure par un corps poreux 15.
EMI12.1
lliiSU..:. .
1 ) Un procédé de fabrication de pièces coulées de haute qualité en fonte de fer ou de métaux non ferreux, en particulier en fonte d'aluminium ou autres métaux légers, dans lesquelles la formation de retassures et cavités lors du refroidissement est évitée par la libération de gaz dissous dans la matière fondue, procédé qui consiste à introduire dans la matière fondue des proportions de gaz plus fortes qu'il n'est nécessaire pour évi- ter la formation de retassures ou de cavités et à couler la masse fondue chargée de cet excès de gaz.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
<Desc / Clms Page number 1>
To make castings with iron or non-ferrous metals free of shrinkage, cavities and cracks, it is known practice to introduce into the molten material in the crucibles, pockets or the fore-hearth, small quantities of just sufficient hydrogen. to avoid sink marks and cavities. By a. correct dosage one arrives at the result that when the castings formed with the molten material thus charged with refreidisseni gas in the molds, shells for example, the dissolved gases are released inside the casting forming porosities and swelling thus produced prevents the birth from reassuring
<Desc / Clms Page number 2>
and cavities. The amount of hydrogen required must be determined laboriously by testing.
This process has not given good results because it is not possible to obtain a uniform dosage and the necessary concentration of the gas in all the molten material. Further, the castings are full of coarse pores and thus their value is diminished both from the point of view of their strength, compactness and impermeability as well as from the point of view of the ease of machining them by chip removal.
The object of the invention is to further improve the quality of the castings, for example by preventing the formation of coarse pores in these pieces which reduce their resistance and prevent their machining by chip removal.
-The invention relates to a process for manufacturing high quality castings made of cast iron or non-ferrous metals, in particular cast aluminum or other light metals, in which the formation of shrinkage, cavities and cracks is avoided by the release of gas dissolved in the molten material during cooling of this mass in the mold. The invention consists in introducing and dissolving in the molten material greater proportions of gas than is necessary to avoid the formation of sinkings or cavities and in pouring the molten mass loaded with this excess gas. For example, the gassing can be maintained during the casting, injection or pressure molding, or the gas may be introduced immediately before the casting, injection or pressure molding.
Consequently, according to the invention, a metered quantity is not introduced into the melt but as large a quantity as possible of gas, for example hydrogen.
The advantages obtained according to the invention lie on the one hand in the fact that the strong gassing dissolves all the oxides and slags, and also, for example, in the molten light metals.
<Desc / Clms Page number 3>
impurities such as oxides, carbides and the like, or drag them to the surface where they can be scraped off. If, as is particularly recommended according to the invention, hydrogen or gases containing hydrogen are used for the gassing, these furthermore have a reducing effect on many molten materials. The molten part becomes more resistant to corrosion by dissolving or expelling impurities. At the same time, the separation of the constituents of the alloys is thus opposed.
The purified melt is supersaturated with gas. During solidification in the mold, this gas, hydrogen for example, separates in an unexpected way inside the castings in bubbles of microscopic dimensions which do not touch each other, and not by forming coarse pores. Therefore, while with the known technique a coarse pore structure is produced, according to the invention a structure of extremely small spherical bubbles is formed which do not touch each other, so that the part obtained remains perfectly impermeable. in the air.
The hydrogen trapped in the small bubbles cannot escape anywhere and presses with its strong overpressure the outer layers of the parts to be cast, layers still plastic, pasty, but made by cooling perfectly impermeable to hydrogen. (no longer atomic like dissolved hydrogen but molecular) contained in the bubbles, even in the possible finest contours of the mold, shell for example, so that the casting conforms to the mold extraordinarily, has a surprisingly smooth surface and is virtually free from internal shrinkage stresses. Further, as a result of the swelling effect obtained by the release of gas, the height of the weight can be minimized.
In order to maintain the highest possible concentration of dissolved gases in the molten material and to enable these to act in a particularly active manner at the start of the process.
<Desc / Clms Page number 4>
After cooling and solidification, according to the invention, the gassing of molten milk is preferably carried out immediately before casting and maintained during the casting, and possibly also in the molds. For the same purpose, it is also possible to carry out gassing in the casting jet itself, for example by means of introduction members arranged in the casting hole of the furnace or at the overflow of crucibles or other similar apparatus. .
The gassing can be carried out in various ways and by means of various bodies, that is, by means of various gases and gas-generating bodies. Hydrogen and gases containing hydrogen are the most suitable ones, and this applies more particularly to the case of aluminum and other light metals but also to iron and ferrous alloys. For example, the gas may be introduced into the molten material by means of a suitably displaced lance or in a solid form, for example in the form of chemical bodies or salts which give up their gas in the molten material, under the form of hydrides, solid hydrocarbons or the like, or to bring the molten material into contact with these solid bodies.
In order to obtain as high a concentration as possible of the gas dissolved in the molten material, a feature of the invention consists in bringing this molten dobby into contact with porous bodies with as large a surface area as possible, such as ceramic or graphitic porous bodies. , or carbo-ceramics in the form of pipes or plates for example, and to introduce uniformly through these porous bodies into the molten material a gas in the very finely divided state. It is then concealed to adapt the size of the pores of these porous bodies to the surface tension of the molten material in order to prevent the latter from entering the pores when the gassing is interrupted.
In general, the shape and arrangement of the braziers will be chosen such that they reach all the molten material as uniform.
<Desc / Clms Page number 5>
ment as possible. the advantages obtained by the use of porous bodies come from the fact that by introducing the gas through these bodies from which it leaves to penetrate into the molten material in the form of a very large number of very fine gas bubbles, those - these offer a very large surface for the absorption of gas in the molten material. This surface is also substantially greater and if desired several times greater than the surface of the gas bath of the molten material, for example the free surface of the bath, through which the dissolved gas is redistributed and leaves the molten material.
A substantially higher dissolved gas concentration can thus be established in the molten material than with known methods. Above all, however, it is also necessary to establish in the molten material a uniform distribution of the gas and of the concentration of the dissolved gas, and for this it is necessary to use only porous bodies of sufficient size, for example porous bodies covering the entire bottom.
While the nozzles used for the introduction of gas into the molten material clog easily, the obstruction of the porous bodies is not to be feared because one can always choose the size of their pores so that , thanks to the surface tension, the metal cannot penetrate into these pores. It is thus possible to obtain and maintain in a very simple way, even in small foundries, an excess gas concentration in the materials melted to flow.
The introduction of the gas by means of porous bodies can take place in various ways. According to a particular embodiment of the invention, the gas is introduced into the molten material as uniformly as possible by means of porous bodies covering the bottom of a crucible or of a pouring spoon and arranged at a certain distance apart. above this bottom, in the form of porous plates adapted to the cross section of the crucible or
<Desc / Clms Page number 6>
EMI6.1
the spoon or porous pipes placed side-by-side. Vil can however also introduce lu g> z into the material supplied by. <fcG porous walls of the crucible or the spoon and / or the porous ... mounts of the spoon and / or the porous bottoms of the crucible or the spoon.
According to another embodiment, the gas is introduced into the molten material through the porous walls of the funnel used for the casting mold or the furnace. When we sink
EMI6.2
by means of stopper pockets, the e - :::. Zet3t: can be carried out through porous walls of the pouring hole and the stopper. In all cases, it is advantageous to choose the size of the pores and the gas pressure, and therefore the size.
EMI6.3
gas bubbles in the molten di "ti2-re, so that the duration of the stay dwns this' 1tiè; t: 'e bubbles of r> 3 serve porous cores and removing in the' .ic..tière in fusion is sufficient for the complete absorption of these gas bubbles.:
Jans
EMI6.4
This aim, when using the feedback of porous corns having direct pores, is free from molten material and others ùL'i -: 'E; S ra the bottom of the crucible or from the pocket, for example, the pores of these poreuiries towards the free surface of the molten tisre may be larger than the pores directed towards the bottom of the crucible in this way. the e, -z shouting ywr the infera y face, indeed it is true in the molten material under the foras of large us bubbles but their stay of this material: Éoiica (3 is> 1us' 1 J;
--- that that of the bubbles exited by the upper face of the porous body, so that the gas bubbles rehi: ive. :: nt è.-rOSSèS) 811- can be absorbed and that splashing which is: : cient produced by es of e, -z exiting by the \ snr: L '; .. ce ¯i = .1e..I goes so that we can also heat the baz UViJll e 1 f üï ti o - to reduce. This is recommended when the ras dissociates in the melt and iütrodnisal1t the, # ,, '' dissociated
<Desc / Clms Page number 7>
the rate of diffusion or absorption of gas in the molten material can be increased. To achieve dissociation or to heat the gas, one can use porous bodies heated to a temperature higher than the temperature of the molten material.
In the case of gassing by means of combustible gases and in particular the gassing of molten light metals with hydrogen or gases containing hydrogen, it is easy to ensure that the molten material contains as much gas as possible, and this is due to the fact that the gas can be ignited and burned continuously above the molten material, into which it is introduced from below. the composition of the vent gas is chosen according to the nature of the molten material to be treated.
Preferably, for an aluminum alloy or other light metal, hydrogen or a gas containing hydrogen will be chosen in the known manner. It is, moreover, recommended, as stated above, to also use hydrogen for iron and ferrous alloys, that is to say for the manufacture of gray cast iron or cast iron parts. cast steel. When it is desired to further reduce the content of a molten ferrous alloy, it is possible in the manner described and also using porous bodies to pre-treat the molten material with oxygen - and not to introduce the molten material. 'hydrogen that afterwards.
If combustible gases, more particularly hydrogen or gases containing hydrogen, are used for gassing, this gas is ignited before the introduction of the molten material into the gassing vessel. view to avoid explosions.
When it comes to making castings, for example of aluminum or other light metals, which must then be treated or machined to give them a perfectly smooth surface or which must maintain a perfectly smooth surface even after being worked by removing chips, this result can be obtained also by the process of the invention by casting in the manner described in molds, heated from a
<Desc / Clms Page number 8>
continuously, for example shells, a molten material charged with an excess of hydrogen or gas containing hydrogen or other suitable gas.
The method according to the invention makes it possible to manufacture parts of all kinds cast or molded by injection, under pressure or even by centrifugation in various materials such as light metal, gray cast iron, composite metal, etc. we then always observe a surprising and unequaled quality improvement.
In particular, the process according to the invention also allows the coating of metal objects in cast metal envelopes, by preparing molten materials loaded with an excess of soluble gas, preferably hydrogen, and by pouring or injecting these melted materials in the manner described in molds where the metal objects to be coated are placed. the process which has just been described lends itself in particular to the manufacture of parts cast in shells with coated metallic objects, such as connecting rods, coussi-. net, electric motor casings with coated sheet bundles, etc ... The parts to be coated are placed in shells in which we pour or inject molten materials, preferably of light metals, loaded with an excess of a soluble gas, in particular hydrogen.
We can. Validly heat the parts to be coated and possibly insulate them with a foundry plaster before inserting them into the shells. The surprising fact is then used that the castings ..bricated by the process according to the invention are practiced exact shrinkage tensions, so that one avoids the donations which would be caused to the coating metal of the metal parts by such tensions.
Significant improvements in quality are obtained not only in the manufacture of parts coiled in shells or in the embedding of metal parts in a cast metal, but also in the case of casting, in sand. Thus, according to another --- peculiarity of @ other - peculiarity molding, in sand. Thus, according to a
<Desc / Clms Page number 9>
molten charges of excess hydrogen, for example, in molds with increased moisture content or even in wet molds.
This results in the advance that a quenching effect takes place during the casting, in particular on the surface of the casting, so that the shear piece thus produced has an improved structure, for example. a hardening structure. In addition, the chemical reactions of the liquid metal with the materials of which the mold is made are thus avoided or attenuated, so that the nature of these alterations has only a very slight influence on the output of the casting.
As already mentioned, the most diverse gases can be used for gassing, which are chosen according to the composition of the molten material. Preferably, hydrogen or a known gas of hydrogen will be used. It is also possible to use a gas coming from the gasification of pieces of wood, peat, etc. In a very simple way and sufficient for many applications, it is even possible to carry out an excess gasification by introducing in the molten material before or during the pouring a suitable trunk of wood, preferably by keeping the wood in the molten material in crucibles from which one draws with the help of spoons for the pouring, removed from time to time charcoal deposited.
A subject of the invention is also devices, such as crucibles, spoons, pockets, etc., making it possible to implement the method described. These devices are characterized by 'the fact that the bottom and the walls, or back.parties of the walls or the bottom are formed by poreax bodies to which are connected gas pipes, possibly with the interposition of distribution chambers. According to another embodiment, it is possible to have, above the. bottom or in front of the walls, porous bodies connected to the gas inlet pipes.
According to another feature, the pouring orifices are coated with bodies
<Desc / Clms Page number 10>
porous to which the gas is fed to the gassing so that it penetrates in the desired manner into the casting jet. In addition to porous bodies, other gas introduction devices are reused, for example ceramic pipes with holes for the gas outlet.
The description which will follow with reference to the accompanying drawings by way of non-limiting examples will make it clear how the invention can be implemented in practice.
Figures 1, 2 and 3 show three different embodiments of a pouring spoon according to the invention.
Figures 4, 5 and 6 show three embodiments of a hearth crucible according to the invention.
FIGS. 7 and 8 represent two forces of funnels according to the invention which can be used for molds or ovens.
Figures 9 and 10 show two embodiments of a ladle according to the invention.
The pouring spoons 1 shown in FIGS. 1 to 3 are equipped with porous bodies 2 allowing the introduction of a gassing gas into the spoon. In the case of Figure 1 the porous body 2 is placed above the bottom 3 of the spoon
1. The gas supply pipe 4 passes through the bottom 3 and is connected to a gas source, for example to a hydrogen cylinder, passing through the handle 2 of the spoon 1.
In order to obtain a uniform distribution of the gas in the porous bodies 2 and a uniform distribution in the section of the spoon of the gases exiting through the surface of the porous body, a distribution chamber 6 is arranged inside the spoon. porous body. the pores of body 2 are finer on the upper side than on the lower side., To take account of the fact that the small bubbles which exit from the lower side remain longer in the molten material than those which exit from the upper side.
The example of figure 2 is similar to that of figure 1, except that the porous body 2 is completely closed on
<Desc / Clms Page number 11>
the. upper face.
In the embodiment shown in FIG. 3, the bottom and the wall of the spoon are coated with a porous material 2, and this coating is surrounded by a diffusion chamber 6. In this case, the inlet gas in the distribution chamber 6 is also made through the bottom 3 of the spoon 1.
The same arrangement as in the spoons can be used in the crucibles 1 shown in Figures 4, 5 and 6.
The crucible 7 of figure 4 is equipped with a porous body 2 which functions in the same way as that of figure 1. The gas arrives through a pipe.6 immersed in the molten material.
In the embodiment shown in Figure 5, part 2 of the walls of the crucible 7 is porous and the gas arrives through a dip pipe 8 (not through the molten mass and not through the bottom. The pipe 8 opens into a dip pipe 8). distribution chamber 6 and may for example be a ceramic pipe or a porous material.
In the case of FIG. 6, the entire inner wall 2 of the hollow t 1 is porous, and the porous dobby, for example ceramic, is also surrounded by a distribution chamber 6 into which the gas arrives via the pipe 4. .
In order to maintain the gassing until immediately before casting and even still in the casting jet, it is possible according to the invention to use funnels 0 or 10 for a mold or for an oven shown in FIGS. 7 and 8 respectively. in this case also the porous bodies 2 are surrounded by distribution chambers 6, into which the gases arrive through the pipe 4.
: In the case where the casting is done by means of stopper pockets, as shown in partial section in Figures 9 and 10, the gas arrives via the stopper rod 11 and through porous bodies 2 arranged around the orifice flow 32.
We can choose the embodiment of Figure 9 when
<Desc / Clms Page number 12>
the gas is introduced before the molten material arrives in the ladle 13 and the gas is a combustible gas which is ignited before the introduction of the material into the ladle to avoid explosions. The embodiment of FIG. 10 is chosen when the combustible gas is introduced into the pocket 13 when the latter already contains molten material. In both cases, the ladle 13 is closed by a stopper rod 11 axially traversed by a gas inlet pipe 14. A porous body 2 is arranged around the flow orifice. Further, in the case of FIG. 10, the stopper rod 11 is closed at the lower end by a porous body 15.
EMI12.1
lliiSU ..:. .
1) A process for manufacturing high quality castings of cast iron or non-ferrous metals, in particular cast aluminum or other light metals, in which the formation of sinkers and cavities during cooling is avoided by the release of gas dissolved in the molten material, a process which consists in introducing into the molten material greater proportions of gas than is necessary to avoid the formation of sinkings or cavities and in pouring the molten mass loaded with this excess gas.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.