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La présente invention a trait à un procédé perfectionné et à un moyen de production de pièces coulées dans une fonderie et, plus particulièrement, à la production en grandes quantités de pièces coulées avec un minimum de main-d'oeuvre et de manutention de matériaux.
Un des buts de l'invention est de produire des pièces coulées plus précises, ne demandant que peu ou point d'usinage 'et un autre but est de permettre un réglage précis des variables de la fonderie.
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Antérieurement, le procédé habituel de la production des pièces coulées a consisté à préparer les deux parties d'un moule dans des châssis de moulage appareillés que l'on bride entre eux pendant que l'on verse le métal dans le moule.
Selon l'invention dans son aspect le plus large, le mé- tal est coulé dans une série de moules pourvus ou non de châssis. tandis que les moules successifs sont gardés en contact étroit entre eux dans un tunnel ou un canal ayant une section telle que les moules s'y ajustent à glissement.
Les moules sont déplacés par intermittence de manière à passer par une station où le métal est coulé individuellement' dans les moules, par charges successives ou de manière continue, et ensuite par une station de décochage,effectué par exemple dans un tambour dessableur, et le sable e st séparé des pièces qui sont alors sablées et emmenées par un transporteur ou un autre moyen convenable vers les lieux où elles sont refroidies, inspectées et usinées. Les pièces, peuvent-être sablées par du sable humide ou sec, obtenu par tamisage des moules broyés et le sable ou une partie de celui-ci peut être renvoyée pour remploi.
Dans une variante, les pièces/peuvent être nettoyées par projection de grenaille ou par le roulage avec des "hard stars".
Le sable de moulage frais ou récupéré peut être séché en le mettant sur les moules après qu'ils ont quitté la station de moulage pour qu'il sèche à la chaleur des moules et qu'il pénètre avec eux dans le tambour dessableur.
Dans une vaiante, le sable peut être séché séparément en utilisant la chaleur perdue provenant d'un transporteur de refroidissement des pièces moulées ou d'une autre source.
Il est désirable, pour le procédé, que les moules aient .une résistance mécanique suffisante,et de tels moules peuvent être produits de diverses manières. Ils peuvent être. produits, par exemple, par le moulage sous pression, avec un liant d'argile ou
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de résine, ou par le procédé de moulage en coquille ou par l'em- ploi d'un liant chimique à gazage, Suivant un procédé préféré,on emploie le silicate de sodium en tant que liant et les moules sont gazés par le CO2.
L'ensemble des opérations, comprenant le mélange et l'ap- port du sable à la machine de moulage, la formation des moules et leur.introduction dans le tunnel ou le canal et leur avance dans ce dernier, la coulée du métal, le décochage et le nettoyage des pièces coulées et la reprise et le renvoi du sable, peut être amené à se produire automatiquement, dans l'ordre convenable,sans nécessiter de main-d'oeuvre autre que celle de la surveillance et de l'inspection.
Ainsi, les pièces coulées peuvent être produites à très grande vitesse et avec un prix de revient minimum, toute les va- riables étant soumises à un réglage précis.
Le procédé perfectionné ne se limite pas à la production de séries très grandes de pièces identiques, car le passage d'une pièce à une autre n'exige que le changement des plaques-modèles et celles-ci peuvent être faites de manière qu'elles puissent être entreposées près de la station de moulage et changées .en un minimum de temps.
Un exemple d'une installation de moulage et de coulée selon la présente invention et le procédé de son exploitation vont maintenant être décrits en se référant aux dessins annexés,
La figure 1 est une élévation latérale schématique de toute l'installation.
La figure 2 est un plan de l'installation.
La figure 3 est une élévation latérale, à grande échelle. de la station de moulage représentée du côté gauche de la figure
La figure 4 est une élévation en bout de la station de moulage vue depuis la gauche de la figure 3.
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La figure 5 est un plan de la station de moulage.
La figure 6 est une élévation, à une échelle plus grande encore, de l'assemblage de curseur de la station de moulage, d'autres parties de la machine étant omises.
La figure 7 est une section de la figure 6 suivant la ligne A-A.
La figure 8 est une section suivant la ligne B-B de la figure 6.
La figure 9.est une élévation latérale de la trémie et ae'la tête de soufflage .
La figure 10 est une section partielle de la trémie et de la tête de soufflage suivant la ligne C-C de la figure 9.
La figure 11 est une élévation en-section longitudinale d'un des vérins hydrauliques destinés à appliquer la pression de moulage.
La figure 12 est un détail de la station de moulage, montrant le mécanisme destiné à introduire des nouveaux modèles, suivant la ligne D-D de la figure 13.
La figure 13 est une vue depuis la gauche de la figure 12 .
La figure 14 est un détail de la station de moulage, représentant le mécanisme d'enlèvement des modèles, en section suivant la ligne E-E de la figure 15.
La figure 15 est une vue de ce mécanisme depuis la gauche de la figure 14. un fait d'abord référence aux figures 1 et 2; l'installation comprend grosso modo une station de moulage 1, deux voies parallèles, en U, de guidage de moules, 2, des poches de coulée 3, un tambour dessableur 4 et une machine de projection de grenaille 5.
Le saule; destiné à produira loti moules est emmagasiné
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dans une trémie 6 d'où il passe dans un mélangeur 7 pour être mé- langé à un liant provenant d'une trémie 8. Dans le présent 3xempl ce liant est le silicate de sodium, qui est subséquemment durci par l'anhydride carbonique. Le sable et le liant mélangés passent par un couloir 9 vers une trémie 10, située à la station de moula- ge 1. Une vanne, qui sera décrite plus loin en détail, règle le passage du mélange de la trémie 10 dans une tête de soufflage 11 qui peut être déplacée verticalement et qui se termine, à son ex- trémité inférieure,par un bec en forme de fente allongée.
Sous le bec se trouve un curseur 13 qui agit d'une ma- nière fort semblable au châssis passe-vues d'un projecteur de diapositives photographiques en ce qu'il est susceptible d'un mou vement horizontal alternatif en travers de l'installation, mouvez ment qui le met dans une quelconque de deux positions. Le,curseur
13 est percé de deux ouvertures rectangulaires formant des châssis ou des boîtes comme il va apparaître plus clairement ci-après; dans une première position du curseur, le centre d'une première ouverture ou boîte se trouve sur la ligne centrale longitudinale de l'installation, et l'autre est aligné sur une des voies de gux dage 2 ; dans lautre position, ladite première ouverture ou boîte est alignée sur l'autre voie 2 et l'autre ouverture ou boîte est sur la ligne centrale de l'installation.
Le bord supérieur du curseur est percé de deux fentes qui communiquent avec les ouver- tures ou boîtes et dont l'une reçoit le bec de la tête de souffla- ge 11 lorsque l'ouverture qui y correspond se trouve sur la ligne centrale de l'installation.
Des plaques-modèles, que les figures 1 et %. ne représentent pas, sont agencées pour être appliquées contre les côtés op- posés de l'ouverture ou boîte qui se trouve sur la ligne centrale de l'installation, au moyen de vérins hydrauliques opposés Il. à action horizontale. La matière de moulage est projetée, par souf-
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flage, dans l'ouverture, par la tête 11, les vérins 14 poussent les plaques-modèles plus avant l'une vers l'autre, pour comprimer la matière moulée, le moule ainsi formé est alors gazé d'une manière qui sera décrite plus loin et les plaques-modèles sont alors retirées.
Le curseur 13 est déplacé vers son autre position et le processus de moulage qui vient d'être décrit est répété dans l'autre boîte, tandis que le moule déjà formé.dans la boîte nommée en premier lieu se trouve alors en face d'une des voies 2 et est éjecté dans la voie par un vérin hydraulique 15. Lorsque le curseur est remis à sa position initiale, le moule formé dans l'autre boîte est semblablement éjecté dans l'autre voie 2.
Le processus qui vient d'être décrit est répété continuellement, de sorte que les moules sont placés alternativement dans les deux voies 2. Chaque moule porte des impressions de modèle complémentaires dans ses faces terminales opposées, de sorte qu'il forme en fait l'arrière d'une paire à mouler et l'avant de la paire suivante. Il faut observer que, à mesure que le processus se poursuit, une file continue de moules s'accumule dans chaque voie 2, moules qui s'aboutent mutuellement ; les modèles sont tels qu'ils laissent une cuvette de coulée 16 à la surface de séparation des deux moules. Comme le vérin 15 est actionné pour pousser un nouveau moule hors du curseur 13, toute la file de moules de la voie 2 se déplace sur la voie d'une distance égale à l'épaisseur d'un moule.
Le silicate de sodium, constituant le liant, donne aux moules une robustesse suffisante pour qu'ils aient une stabilité autonome lorsqu'ils sont éjectés du cruseur 13 et, en tous cas, ils sont subséquemment soutenus par les parois de la voie 2 qui a la forme d'un tunnel à dessus ouvert.
Une clampe 17 est espacée d'une courte distance le long de chaque voie 2 et comporte des mors actionnés par un cylindre pneumatique, pour saisir les côtés opposés des moules et immobili-
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ser la file de moules. Les soupapes qui règlent l'admission de l'air comprimé dans le cylindre sont connectées aux commandes du vérin hydraulique 15 correspondant,.de manière que la clampe 17 se relâche lorsqu'un moule, éjecté du curseur 13 par le vérin 15, vient en contact avec le moule précédent, et s'applique de nouveau lorsque le vérin 15 a terminé son mouvement avant.
Au-delà des clampes 17, :, chaque voie 2 comporte sa station de coulée comprenant la poche 3, montée sur des tourillons 18 et inclinée par un vérin 19. L'actionnement du vérin 19 est réglé et synchronisé avec le vérin 15 et la clampe 17 de manière que le métal soit coulé dans le moule lorsque la file de moules est im- mobile et est gardée compacte par l'effet de serrage de la clampe 17.
En un point plus éloigné des voies 2, des trémies 20 protent du sable frais qui est réparti sur les dessus des deux files de moules à mouvement intermittent, au moyen de disques rotatifs 21 et de plaques inclinées fixes 22. La chaleur dégagée par les pièces, coulées au cours de leur refroidissement sèche le sable frais alors qu'il est disposé sur les dessus des moules.
Les extrémités des voies 2 mènent dans un tambour dessableur commun 4,qui casse les moules à mesure qu'ils y tombent ; sable fin qui en provient et le nouveau sable qui a été ajouté par les trémies 20 passent par un tamis et vers une courroie transi porteuse 23. Les particules plus grossières que le tambour dessableur ne fragmente pas assez sortent du tambour par un couloir 24 vers une sortie de rejet ; pièces coulées mêmes passent par une machine continue à projection de grenaille 5, puis vers une courroie transporteuse 25 pour ébarbage. L'effet du tambour dessableur est aussi de briser les évents et les jets de coulée des pièces et peut être aussi de rogner une partie des toiles éventuelles.
Ces déchets sortent par la courroie 25 et on peut les séparer à la main.
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Le sable qui tombe sur la courroie 23 est passé sur un tambour de séparation magnétique 26 pour en éliminer toutes particules ferreuses qui peuvent y avoir pénétré et,de là, dans un système transporteur pneumatique comprenant un tuyau 27 qui l'élève jusqu'au sommet de la trémie d'emmagasinage de sable sec 6.
L'air transporteur revient par un tuyau 28. Pendant son passage entre le tambour dessableur 4 et la trémie, le sable se refroidit suffisamment pour être prêt à être remployé.
Ce qui précède est une brève description du cycle de l'installation. On voit que le sable de moulage est continuellement remis en cycle, sauf une certaine proportion de rejet qui peut monter à vingt pour cent et est compensée par le sable frais ajouté par les trémies 19.
Les pièces coulées sont produites continûment à. une vitesse qui n'est limitée que par la vitesse avec laquelle la machine de moulage peut fonctionner et par la durée minimum de passage requis,entre la station de. coulée et le tambour dessableur, pour que les pièces se solidifient.
La station de moulage 1 va maintenant être décrite plus en détail en se référant aux figures 3 à 8. Son bâti de base est constitué par des profilés d'acier laminé en U et en cornière et porte des guides supérieur et inférieur respectifs 30 et 31 aestinés au curseur 13,auquel on donne un mouvement alternatif en travers de l'installation, entre les opérations de moulage succe- sives,au moyen d'un vérin hydraulique 32 dont les deux positions terminales sont définies par des arrêts 33.
Le curseur est porté par des rouleaux 34 (figure 6), montés dans le guide inférieur 31 et est situé par des rouleaux 35, montés sur les guides supérieur et inférieur .Une des ouvertures ou boîtes du curseur 13 est représentée en 3b, figures 6 à 8 et en 37 figure une des fentes du dessus du curseur, dans laquelle s'ajuste le bec de la tête de soufflage.
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Chacun des vérins d'éjection 15 porte, à son bout actif, une plaque d'éjection rectangulaire 3$, qui s'ajuste avec jeu à l'ouverture 36. La plaque est guidée par des tringles 39, sur une desquelles est monté un arrêt 40 (figures 5 et 8) pour actionner un interrupteur de fin de course définissant la position termina-
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le du mouvement d.'éjection.
Les vérins de moulage 14 sont représentés dans leurs positions entièrement retirées figures 3 et 5 et l'un d'eux est représenté figure 11 en détail, en position étendue. Les plaques- modèles sont montées sur les 'faces de plateaux 41 qui peuvent coulisser sur des guides fixes 42 sous l'effet des vérins aux- quels les plateaux sont fixés. Il est maintenant fait référence à la figure 11 ; vérin a un cylindre principal fixe 43 et un piston mobile 44 qui contient lui-même un petit cylindre 45 dans lequel saillit un piston creux fixe 46. La tête du piston principal 44, à laquelle est fixé le plateau, contient un passage axial 47 s'ouvrant dans une chambre 48 et celle-ci a trois passa- ges, dont un est représenté en 49, qui débouchent de la chambre.
Le plateau et la plaque-modèle ont des ouvertures qui sont ali- gnées sur le passage 47, de manière que, par des connexions conve nables avec les trois passages 49 et par un réglage convenable des soupapes, l'air ou l'anhydride carbonique sous pression puisse être admis dans l'espace de moulage par l'intermédiaire de la chambre lE$ ou puisse s'échapper de l'es/pace de moulage.
Un raccordement à une source de 'pression hydraulique est établi, par un trou 50 et le piston creux 46, vers le petit cylindre 45, et un autre raccordement est établi, par un passage 51, vers l'intérieur du cylindre principal 43. Lorsque la machine fonctionne, le fluide sous pression hydraulique est d'abord admis dans le petit cylindre 44 de chaque vérih pour amener les plaques- modèles jusqu'aux côtés opposés de l'ouverture 36, et on souffle le sable à l'aide de la tête de soufflage; ensuite,la pression de
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moulage finale est appliquée en admettant le fluide dans les cylin' dres principaux 43 des vérins.
Il est maintenant fait référence à la tête de soufflage 11 représentée figures 9 et 10. Elle est cunéiforme et se termine par un bec en forme de fente 52, apte à pénétrer dans l'une ou l'autre des fentes 37 du bord supérieur du curseur 13. Toute la tête est susceptible d'un mouvement alternatif vertical sur une paire de colonnes fixes 53 fixées à la structure principale de la machine. Le mouvement est effectué par des cylindres 54 et réglé par des commutateurs de fin de course 55 actionnés par des arrêts 56. Une plaque horizontale 57 constitue une vanne réglant la pénétration du mélange -sable-liant dans la tête et est percée sur une moitié mais non sur l'autre. Elle reçoit un mouvement horizontal alternatif sous l'effet d'une paire de vérins 58 à double effet, montés des côtés opposés de la tête.
L'air est admis dans la tête de soufflage depuis un collecteur 59 disposé autour de son bord supérieur et alimenté par trois raccordements à air .comprimé, dont deux sont représentés figure 9 en 60, sous le réglage de soupapes dont une est indiquée en 61.
Il faut observer que, pour passer d'une pièce coulée à une autre, il est seulement nécessaire de changer de plaque-modèle et, si l'installation doit être utilisée pour la production de grandes séries de pièces identiques, les plaques-modèles peuvent être boulonnées ou autrement' fixées aux plateaux, car le temps requis pour changer de plaque-modèle n'a pas d'importance.
Toutefois, il est préférable que l'installation soit apte à traiter de petites et de grandes séries, selon ce qui est requis, et, dans l'installation représentée par les dessins, il est pourvu au changement rapide des plaques-modèles, qui peuvent être emmagasinées près de la machine de moulage.
Le mécanisme destiné à enlever et à changer les plaquesmodèles est représenté figures 12 à 15. Des transporteurs à rou-
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leaux inclinés 62, destinés à porter les plaques-modèles nouvel- les à monter, sont alignés avec les positions occupées par les plaques-modèles en service, lorsque les vérins 14 sont entière- nient retirés, mais en dessous de leur niveau.
Chaque transporteur est longitudinalement fendu, sur la partie qui est directement sous-jacente à la plaque-modèle en service, pour permettre le pas- sous sage ascendant d'un support 63,/l'effet d'un vérin hydraulique 64. Chacun des supports 63 est pourvu de trois galets 65, sur lesquels repose la nouvelle plaque-modèle, et est guidé par des tringles 60. Les plateaux 41 sont pourvus de clampes (non repré- sentées dans les dessins) qui sont actionnées par des cylindres pneumatiques et serrent les côtés des modèles en service en s'en-* gageant sur des brides spéciales prévues sur les extrémités des plaques-modèles.
Il y a aussi deux chevilles de situation (non représentées), disposées à des coins diagonalement opposés de cha- cun aes plateaux 41, chevilles qui peuvent être déplacées par des cylindres pneumatiques dans une direction parallèle à celle du mouvement au plateau et qui viennent en prise, avec des trous cor- @ respondants de la plaque-modèle pour la situer avec précision.
De cette manière, les deux plateaux sont fermement guidés sur les guides 42, les deux modèles sont maintenus avec précision pour correspondre exactement entre eux.
Lorsque les chevilles de,situation ont été retirées, les vérins 64 sont actionnés pour lever les nouveaux modèles. Les clampes sont relâchées lorsque les nouveaux modèles viennent en contact avec la face inférieure des modèles antérieurement en service et ces derniers sont repoussés alors que les nouveaux modèles prennent leur place.
Au-dessus du niveau des plateaux 41, la structure prin- cipale porte, de chaque côté, unu paire de bras 68, représentés figure 14 en une position quasi verticale, bras qui peuvent tour- ner vers le bas, vers la position horizontale, par l'actionnement
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d'un vérin hydraulique 69.
Des mors 70, portés par les deux bras, peuvent être déplacés l'un vers l'autre par l'actionnement d'un cylindre pneumatique 71 disposé dans un tirant 72 situé entre les bras; ces mors 70 saisissent le modèle qui a été repoussé vers le haut, hors de la position active, les bras retournant ensuite à la position représentée figure 14. Les mors 70 s'ouvrent et le modèle déplacé tombe sur un transporteur à rouleaux, non représen- té, dont le premier rouleau est constitué par un rouleau 73, mon- té entre les bras 68:
Le fonctionnement de la machine à mouler a lieu comme suit :
En supposant que les deux plaques-modèles sont initiale- ment en position sur les plateaux 41, la pression hydraulique est admise dans les petits cylindres 45 des vérins 14 pour amener les plaques-modèles jusqu'aux côtés opposés de l'ouverture 36 du curseur 13 et, alors que la vanne 57 est fermée et scellée, le cylindre 53 fait descendre la tête de soufflage 11.jusqu'à ce que le bec 52 s'ajuste dans la fente 37 ; soupapes 61 s'ouvrent alors pour admettre l'air, à environ cent livres anglaises par pouce carré, dans la tête 11, pour souffler un mélange de sable et de silicate de sodium dans l'espace de moulage. L'air s'échappe par les passages 47 et 49 des plateaux 41.
Lorsque l'espace de moulage est rempli, la tête de souf- flage 11 est levée et la pression hydraulique est admise dans le cylindre principal 43 des vérins 14 pour presser le mélange dans l'espace de moulage et, en même temps, l'anhydride carbonique sous pression est admis par les passages 49 et 47 des plateaux 41 pour s'infiltrer à travers le mélange et agir sur le silicate de sodium pour faire faire prise au moule. Finalement, l'air com- primé est soufflé à travers le moule par la chambre 48 pour 'dis- perser rapidement l'anhydride carbonique dans la masse du moule.
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Les vérins 14 retirent alors les plaques-modèles et le vérin 32 déplace le curseur vers son autre position extrmu où un des vérins 15 éjecte le moule fini dans la voie 2 correspon- daine, pendant que' la clampe 17 se relâche momentanément pour permettre à tous les moules de cette voie de se déplacer d'une place.
Dans l'entre temps, un .nouveau moule est produit dans l'autre ouverture 36,la tête de soufflage 11 ayant été rechargée par un double mouvement de la vanne 57 sous l'effet des vérins'
58. Ainsi, le cycle- est répété-indéfiniment, tant qu'on le désire.
Sans entrer dans les détails, il est entendu que le fonctionne- ment des divers vérins et soupapes ou vannes dans la séquence correcte est obtenu automatiquement à l'aide de commutateurs électriques de fin de course, de soupapes actionnées par solénoî- des, de soupapes répondant à la pression, de commutateurs et ana- logues, selon des techniques bien connues dans le domaine du réglage hydraulique et pneumatique.
Lorsqu'une série suffisante d'un article particulier a été produite, un changement de modèles peut être effectué auto- matiquement en un espace de temps minimum. Les deux nouvelles plaques-modèles roulent vers le bas sur les transporteurs à rou- leaux 62 et se disposent sur les supports 63 (ou bien, elles peu- vent déjà s'y trouver) et, après que les chevilles de situation des plateaux 41 ont été retirées des plaques-modèles en service et que les clampes des bords des plaques-modèles ont été relâ- chées (ce qui est effectué automatiquement), les vérins 64 soulè- vent les nouvelles plaques pour les mettre en position, et elles y sont serrées par les clampes et situées, alors que les anciennes plaques sont saisies par les bras es,
tournées d'un peu plus de
10 et déposées sur d'autrestransporteurs à rouleaux par gravité,
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qui lus remportent vers 1ernt:mrasina;e.
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Il est entendu que l'invention est applicable à c'autres formes de moulage, par exemple au moulage à liant d'argile eu de résine, faisant usage de techniques de moulage en coquille ou d'au- / très techniques de durcissement, chimiques ou à gazage. Si c'est nécessaire, les moules peuvent être portés par de légers châssis qui s'ajustent dans les ouvertures 36, sont renvoyés de l'extré- mité de l'installation et remis en circulation. S'il est requis, on peut insérer des noyaux dans chaque moule avant que le moule suivant ne soit éjecté contre lui par le vérin 15.
Si l'on fait usage du moulage en coquille, les plaques- modèles 41 sont chauffées et le sable mélangé à un liant résineux peut être soufflé dans l'espace de moulage jusqu'à ce que des coquilles d'une épaisseur suffisante soient formées, le sable restant étant alors retiré. Les deux coquilles sont placées dans la voie 2, séparées par une garniture telle que le sable meuble ou la grenaille.
Divers raffinements peuvent être introduits dans l'instal- lation sans affecter les principes généraux de son fonctionnement.
Par exemple,les moules peuvent être soumis à la vibration d'une haute fréquence et d'une faible amplitude pendant la consolida- tion et ils peuvent aussi être soumis aux vibrations pendant la coulée.
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