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"Améliorations à ou ooncernant la production de pièceis oouléos.w
La présente invention comprend des améliorations à ou concernant la production de pièces coulées. La production de pièces coulées par des procédés dans lesquels$
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pendant le procédé de coulage.
le métal est souris à une force centrifuge en 'vu* de produire un métal plus donne et plus uniforme, est bien connue, et, dans une forme de
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coulage oentrifugal, l'objet est de produire une pièce
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coulé@ creuset concentrique par rapport à l'axe de rotation et avec un intérieur cylindrique du fait que le métal est projeté contre la paroi extérieure du moule
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pendant quo-celui-ci tourne sur l'axe de la pièce coulé*.
ans une autre forme du procédé, le métt.1 et coulé dans un acul* en sable que l'on fait tourner en vue de produire une pièce coulée solidetelles une roue de chemin de fer en fer ou une poulie. lA présente invention a principale- ment pour objet la production de pièce coulées à parole
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minces, et, par la procédé décrit c1apr., il est possi- ble de produire des pacon coulées irréprochable , avec de* sections de paroi* plue ttinaot que ce qui *et normale* sont regardé come possible lorsque la OOQ1'. a lieu .tat1qu8118nt.
Conf ornement à la présente invention, un procédé de production de pièce'* coulée centrifuge comprend le
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stad* de la production d'un moule de sable foulé qui soit capable de résister aux effets d'une force centrifuge
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de l'ordre impliqué par les vitesses citées c1-apre8, le stade de la fixation du moule sur une table tournant* avec la cavité du moule qui formera la pièce coulée placé* complètement d'un côté de l'axe de rotation, en orifice de coulée substantiellement axial étant prévu, le stade du remplissage du ouïe pendant qu'il est au repos ou en mouvement lent, et ensuit*, pendant que le métal est
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encore liquide,
le stade de la rotation du moule à un* vitesse périphérique de l'ordre de 800 pieds (240 mètre$) à la minute ou à une vitesse plus élevé* jusqu'à et que le métal soit titi*
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l'emploi de l'effet centrifuge, qui résulte d'une
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Vitesse périphérale élevée, est essentiel pour obtenir des pièces coulées saines à parois minces. Le chiffre de 800 pieds par minute est un minimal et la vitesse a employer effectivement pour une pièce coulée d'une forme particulière ou avec un métal défini se détermine le mieux par un seul essai préliminaire.
Toutefois, des
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vitesses donnant une vitesse périphdriqu dl plus de 2.000 pieds (600 mètres) rai la I11nU' pour la moule i ont été employées avec dis pièces oou.1évle M40de en far cylindrique affina, et ci-après l'on dpaM'hhtrea exemples qui: puissent servir de gujLdos, 't'I\ croit ; que, ces vitesses dépassent do loin tF ce dpij ia, été* essayé auparavant en matière de ooulagef cen1;:çiiÛJi l , 4e 04f aupara9'ant IUl.tib d. cou cen1;çt1. r :,t'- I ;"+0" 1 solide@ eu à noyau, et par U8 vi ;<4ta f * jpl 4 |t des pièces colien en tar cylindrique a i,lr r une épalaaeur dun &uitiène pouae (3.x75 mai.i ' Si épaisseur d'un huitième de pouce (3.175 ...) ..u.e.
Des forces sont mines en ao:ion à l'intérieur du moule qui entraînent la nécessité de tasser le .1. avec une dureté auttînante et uniformément eti, si l'mt # se sert de noyaux, de les fixer da tells manière dans 14 moule qu'ils ne puissent se déplacer sous les effets de la rotation. Au succès du procédé coopère en outre le fait
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de couler le métal pendant qu'il .'1 a pas 4 eff t substantiels de force centrifuge. Cette méthode dans laquelle le moule et le métal sont mis en rotation .=semble
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à une vitesse ilevée après la coulée, obvie à la turbu- lence qui se produit lorsque le métal est egulé Une un moule qui tourne.
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En outre, du métal en fusion ne risque pas d'être projeté à l'extérieur, hors du moule, par la force Centrifuge pendant l'opération de coulée, comme cela se présente quand la coulée a lieu pendant que le moule cet en rotation. L'en a constaté que, dans le sable, le métal restera fluide assez longtemps pour produire des pièces coulées exceptionnellement denses et solides, sans qu'ilse produise 1 moindre affaissement de face* .plates, nonobstant le fait que la rotation est sans effet avant que la coulée soit achevée.
Un stade subséquent très important, qui peut être adopté conformément à la présente invention, en vue d'assurer la production de pièces coulées saines, consiste à exercer une pression sur le métal en fusion dans le moule, de façon à forcer ce métal à combler totalement la cavité du moule, et$ de préférence, un procédé de predue- tion de pièces coulées conformément à cette invention comprend le stade de fixer un moule de sable durement foulé sur une table rotative, avec un oritioe de coulée central, le stade de remplir le moule pendant qu'il est au repos ou en rotation lente, le stade d'exercer une pression sur le métal coulé à la surface de celui-ci qui est exposée dans l'orifice central,
de façon à forcer le métal à combler complètement la cavité du moule et ensuite, pendant que le métal est encore liquide, le stade de faire tourner le moule à une vitesse périphérique de 800 pieds à la minute ou à une vitesse plus élevée, jusqu'à ce que le métal soit figé. Dans l'orifice de coulage central peut se trouver un collier en porcelaine réfractaire.
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Due méthode pour fouler les châssis à mouler, qui a donné des moulas foulée avec une uniformité suffi- .ante pour le butede la présente invention, se trouve décrite dansla. demande de brevet n* 491233,
Comme il apparaît clairement, il est souhaitable dans pareil cas, que le châssis à mouler soit concentri- que par rapport à l'axe de rotation. De préférence, l'on forme une pluralité de cavités de coulage dans un même moule et on les remplit toutes au moyen d'un orifice central unique.
Des méthodes particulières pour mettre le procède en pratique conformément à l'invention seront décrites ci-après à titre d'exemple. Les références se rapportent aux dessins ci-joints, dans lesquels : la figure 1 est une coupe verticale d'un moule, montrant lea noyaux en position pour couler un bloc de cylindre ; la figure 2 est une vue de dessus du moule représenté à la figure 1; la figure 3 est une soupesuivant la ligne 3-3 de la figure 4, d'un appareil convenant pour la forme du procédé dans laquelle une pression est exercée sur le métal en fusion avant l'opération de rotation, et est maintenue pendant la rotation; la figure 4 est un plan.de l'appareil représenté à la figure 3;
et les figures 5 et 6 sont des diagrammes montrant la manière dont la quantité de métal coule peut être réduite conformément à la présente invention,
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Soue référence à la figure 1, une table rotative 21 est, présentée* montée de telle façon qu'elle soit
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entraînée par une boîte de vitesses 27 dana une bau de support 28. Un moteur 29 sort à faire tourner la table, et la base 28 ainsi que la moteur sont placés dans une
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fosse peu profonde nous le sol de la fonderie 14* La table 21 est circulaire et est entourée d'un garde-fou station- naire 26.
Des chtouitde moule circulaire% assemblés 16 et 22 sont fixés l'on 4 l'Autre par des boulons 24 et sont montés concentriquement sur la. table 21 et attachés par tout moyen adéquat.
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Le dessin montre le châttaie de moule foulé en vue du coulage de deux blocs cylindriques disposés de manière à se tenir mutuellement en équilibre par rapport
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à l'axe de rotation, et remplis toue les deux aimultame- ment en passant par le même orifice central dn coulage >1* Ses noya= 23 se trouvent disposés dans le moule et prennent
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appui sur les pointe 2. 3, de grandeur suffisante. Si les pièces pottlées à produire sont plus petites et de forme adéquate, l'on peut en disposer trois ou quatre ou plue dans un seul alt6asis de moule. ta foulant le moule il est possible@ en travaillant avec grand soin, d'obtenir 1'uniformité en foulant le sable à la Main.
Lorsqu'on se
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sert d'un lazce-eable ou d'un :rouloir du genre ordinaire, dont l'opérateur déplace la tîte de foulage de son libre gré à di-vers endroits du moule pendant l'opération.de foulage, il est difficile d'assurer un foulage .parfaitement uniforme de tout le moule, et spécialement des parti.. périphériques situées entre les cavités du moule et les
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parois du chinois de moule;or, ce sont précisément ces parties périphériques qui subissent la force centrifuge la plua latences exercée par le métal ou par les noyaux, et qui doivent être les plue uniformes.
Par conséquent, il est préférable, lors du foulai du moule, de faire mouvoir mécaniquement la tête de foulage ou le châssis de, moule ou tous les deux, de sorte qu'il se produise un mouvement relatif circulaire par rapport à l'axe dn moule, ce mouvement ayant une composante radiale, de manier? que toutes les parties du châtain soient remplieu.
La Meilleurs manière pour effectuer ceci cet de faire tourner le châssis de moule et de mouvoir la tête de foulage en va-et-vient le' long d'une ligne radiale pendant le foulage, parce qu'ainsi le sable est également soumis à des ferces centrifugea qui le rendent compact. L'on a constaté qu'il était adéquat de se servir d'un chinois de saoule d'un diamètre d'environ deux pieds et demi (env. 75 cm.), ayant une vitesse rotative, pendant le foulage, de 60 tours à la minute, ceci correspondant à uns vitesse périphérique de 470 pieds (141 mètres) à la minute.
Il est possible de guider alternativement la tête de foulage selon un tracé circulaire de rayon crois*- tant et décroissant, tandis que le châssis dit moule se trouve au repos, mais dans ce cas l'effet centrifuge sur le sable est perdu.
L'on notera que les pièces coulées ont des parois exceptionnellement mince.. Des pièces coulées en fer affiné cylindrique, tournées à une vitesse périphérique, pour le moule, de 2.000 pieds (600 mètres) à la minute ont
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été coulées avec succès de cette tanière, avec des parois extérieures, épaisses d'un huitième de pouce (3.175 mm.) seulement, qui résistaient à déjà essais par pression hydraulique oontre les fuite..
L'on a constaté aussi que la qualité du métal coulé s'sméliore. En particulier, dans' le. cas de métaux permettant une élasticité ou un étirement considérables, la déformation élastique et l'étirement sont améliorées,
Par exemple , des pièces coulées en oe métal connu sous l'appellation "L.K.4 Aluminium" ont été portées du chiffre normal d'essai de 2 % d'étirement à un étirement de 7 % avant la rupture, sans le moindre effet préjudiciable sur la force de tension.
Le "L.N.4. Aluminium" eat un alliage dont les composants principaux sont le Cuivre,
2 à 4 %, le Silicone, 4 à 6 %, le Fer 0.8 , le Manganèse
0.9 à 0.7 %, le Magndsium 0.15 %, et le matant de l'aluminium ayant seulement des traces de Nickel, de Zino, de Plomb et d'Etain.
Cet alliage se coule de préférence à une vitesse périphérique du moule d'environ 1.400 pieds (420 mètres) à la minute, et l'on a constaté que de grandes pièces coulée. plates à parois minou, qui con- tiennent des couloirs et des orifices, devant servir de collectours, pouvaient se couler sans affaissement des parois plat.. et sans non-remplissage d'une section quelconque de la conformation complexe de l'intérieur, à cette vitesse.
Du fer à haute teneur en phosphore peut se couler à des vitesses plus réduites.
Dans certains cas, il peut apparaître qu'il est
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souhaitable d'assurer le remplissage ou le remplissage substantiel des cavités du zaoule avant l'opération de rotation, et l'appareil pour effectuer ceci est représenta dans les figures 5 et 4' Ces figures montrent une table 21 que l'on peut faire tourner au moyen d'un moteur 29 en passant par une botte de vitesses 27, de la même manière que celle indiquée aux figures 1 et 2.
Sur la table 21 se trouvent les châssis de moule inférieur et supérieur
16 et 22 comme ci-avant, ceux-ci étant assemblée par des boulons 24 qui passent par des oreilles 17 sur lea côtés des châssis de moule. Les châssis de moule ont en outre des oreilles 47 par lesquelles passent des boulons de cen- trage 48 fixés à la table 21. Dans le dessin, le moule est montré avec quatre cavité$ de moule 50, lesquelles sont reliées par des chenaux de coulée 51 à un orifice de coulée central 52. Cet orifice de coulée est garni d'un collier
53 en une matière réfractaire et possédant une face inté- rieure lisse. Le collier réfractaire peut être placé sur le gabarit et foulé aveo le moule.
Sur la table 21, d'un cote, se trouve une barre 54 qui porte une tête rotative 55 sur laquelle se meut un levier 56. Le levier est raccordé à un bras 57 auquel pend un plongeur 58, Le rayon du bran
57 est tel que le plongeur 58 puisse, en faisant tourner la tête 55, être amené au-dessus de l'orifice central 52, et le diamètre de la semelle est tel qu'elle t'ajuste en glissant dans le dit orifice.
L'on notera que les cavités 50 sont conformées de telle manière, qu'une partie de la cavité se trouve au-douma du niveau du chenal 51, et, comme les cavités 50 ne possèdent
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ni lumière , ni baguettes de coulée, il est probable que, lors de la coulée dt métal, il restera dans les cavités un espace qui ne sera pas rempli de métal en turion.
Immédiatement après la coulée (laquelle t'effectue avec le brar 56 et le plongeur 58 écarte* sur le côté comme le montre la figure 6), le bras 56 est amené au-dessus des montante 59, de manière à centrer le plongeur 58, et il est baissé pour exercer une pression sur le métal. Cette pression force le métal à pénétrer complètement dans les cavités du roule et le bras 56 est bloqué dans cette posi- tion entre deux montante plate 59 par un boulon qui passe par l'une des séries de trous 60 dans les montante 59, de façon à maintenir le plongeur en position pendant l'action centrifugeante après ceci, pendant que la pression est maintenue encore la table 21 avec tout l'appareillage est est mise immédiatement en mouvement tournant.
L'opéra- tion de rotation renforce la pression sur le métal dans le Moule 50, avec le résultat que des 'pièces coulées saines et à graine serrés sont produites malgré la forme de la cavité du moule et malgré le fait qu'il n'y a pas de lumières* Comme il va de soi, ce procédé peut être adopté avec n'importe quelle forme de -pièces coulée., qu'elles aient ou non des noyaux, y compris des pièces coulées de la forme représentée aux figures 1 et 2. La disposition des cavités de moule ne doit pas être synétri- que autour de l'axe central.
La pression exercée au moyan de la poignée sur le levier 56 est telle qu'elle puisse facilement Stre produite à la main et qu'elle ne soit pas suffisante pour' déplacer
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le sable dans le moule, et l'on a constaté que des pressions de cette intensité, qui peuvent être inférieure* à 20 livrée par pouce carré (9 Kg. par 645*16 mm2), ne sont pas suffisantes pour désagréger le table dans le moule, à condition que le moule ait été foule de telle aorte qu'il soit suffisamment dur pour résister aux - remous du métal.
L'on appréciera que certaines pièces coulées ont un contenu superficiel plus grand que d'au- très, et, en outre, que la pression dons la cavité eu moule, en raison de la viscosité du métal, *tirs inférieure à la pression au plongeur 58. Leslors, il n'est pas - possible de donner des chiffres exact pour la pressiez employée dans chaque cas particulier.
En oe qui concerne le rendement accru des opéra- tione de coulage, celui-ci est expliqua en se référant aux figures 5 et 6,qui montrent un cnâssis de *=le sur la table 21, de manier* analogue la figure 1 du demain, le dit châssis cet tenant les cavités le coulée 41 et 42 qui communiquent avec l'orifice de collée central 31 au moyen des chenaux 44 et 45. En dessous de l'orifice de coulée 31 se trouve un certain évidement rempli par une réserve de métal 45, et la figure 5 montre l'état du métal conformément à la présente invention, avant la rotation. L'on observera que les cavités 41 et 42 me sont pas remplies.
Lorsque le moule ge met à tourner, le la métal de/réserve en 46 se meut vers l'extérieur pour pénétrer dans les cavités 41 et 42, et remplit celle.- ci, comme le montre la figure 6, la surface intérieure du métal prenant une forme qui correspond à peu près à ce
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qui *et représenté en 47* L'on remarquera que le conduit principal de coulée 31 et le réservoir central 46 sont vides à ce Stade* et que c'est dans cet état de choses que le métal se fige. fout ce qu'il faut, c'est de fournir du métal en suffisance - la quantité de celui-ci pouvant être déterminée par un mesurage préalable -pour remplir le Moule jusqu'au niveau montré à la figure 5,
avant que le mouvement rotatif n'sit lieu. Si la coulée devait se faire par gravité il faudrait remplir non seulement le réservoir 46, amie tout le volume des chenaux 44, 45, et le conduit 31,et il faudrait également prévoir des baguette de coulée, comme celles indiquées en pointillé en 48, pour obtenir des pièces coulées saints, et ces baguettes devraient aussi être remplies 11 est impossible, en employant la méthode normale des fonderies, de remplir les Cavités 41, 42 sans remplir en même temps l'orifice central, les chenaux et les baguettes jusqu'à un niveau au-dessus du point supérieur du sommet de la pièce coulée, tandis que, conformément à la présente invention,
la grande masse de la matière dans les chenaux est forcée de pénétrer dans les cavités de coulée, tout d'abord par le plongeur décrit ci-avant, et en second lieu par les forces centrifugea, et les quantités en excès de métal qu'il faut briser lors de l'ouverture du moule et de l'enlèvement des pièces sont réduites à un minimum.
Dana nombre de cas$ la longueur du trou de coulée peut être considérablement diminuée, ce trou peut même disparaître complètement dans certains cas, et la cavité du dit trou peut servir comme conduit pour permettre au
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métal de pénétrer dons les conduite latéraux qui Mènent aux cavités du moule. Le trou de coulée peut dans ce cas servir pour appliquer le plongeur à pression sur le métal, forçant ainsi' celui-ci à pénétrer par les conduite latéraux dans les cavités du moule, avec coma* résultat un rendement considérablement accru, à tel point que dans certains cas, le rendement augmentera de 90 %.
lies dessine représentent un châssis de moule circulaire, mais l'on peut aussi se serrir de formée carrées, rectangulaires ou autres.