Installation semi-automatique pour le moulage sous pression de matières fondues L'objet de la présente invention est une installation semi-automatique pour le mou lage sous pression de matières fondues.
Il a été constaté que le remplissage sous pression de moules par de la matière fon due non expurgée des gaz et notamment de l'air qu'elle contient permet d'obtenir des surfaces nettes et une forme précise des ob jets moulés, mais a pour inconvénient prin cipal de ne pas permettre la réalisation de moulages homogènes et sains.
Le remplissage instantané ou trop rapide du moule par la matière fondue projetée ou injectée sous pression dans le moule, pro voque une sorte d',émulsion" avec l'air qui n'a pu s'échapper assez vite du moule, et qui se comprime en petites bulles ou particules divisées à l'intérieur du moulage, ajoutant son effet défavorable aux, gaz qui peuvent être naturellement dissous ou occlus dans la matière fondue (argent, aluminium, etc.).
La coulée proprement dite sous pression ou par injection, loin d'améliorer le moulage sous le rapport de l'homogénéité, a donc comme inconvénient, d'abord de ne pas faciliter le départ des gaz éventuellement contenus par la matière fondue, ensuite d'ajouter à ces impureté gazeuses des poches d'air, résultant de l'"émulsion" du volume d'air qui n'a pu s'échapper assez vite du moule par les traî nées de ;,.tirage" ou échappement d'air, gé néralement ménagées sur les faces de joint du moule.
Cet effet d'émulsion peut être atténué partiellement en coulant la matière moins chaude; .elle est alors projetée à l'état demi-pâteux dans le moule; produisant un moindre effet de brassage avec l'air qui a plus de temps pour s'échapper, mais cette méthode a pour inconvénient de nécessiter une très forte pession pour refouler le mé tal (25 atmosphères à 60 atm.) obligeant à réaliser des joints extrêmement étanches et par conséquent un moule d'une exécution extrêmement précise.
L'installation selon l'invention a pour but d'obvier à ces inconvénients, la matière à mouler étant traitée liquide sous une pres sion relativement faible, par exemple 2 à 10 atmosphères, tout en permettant une pro duction industrielle élevée.
Cette installation est caractérisée en ce qu'elle comprend d'une part au moins une machine mouleuse comportant en combinai son : au moins un moule, un dispositif pour l'ouverture et la fermeture de ce moule, un bec de coulée mobile et des moyens pour sa commande, un dispositif chronorégulateur, et, d'autre part, des organes de man#uvre, le tout étant disposé de telle sorte qu'en agissant sur un des organes de man#uvre, après la fermeture du moule, on produise le remplissage de ce dernier et que, en agis sant sur un autre organe de man#uvre, lorsque le moule est rempli,
on produise si multanément la fermeture du bec de coulée et la mise en marche du dispositif chrono- régulateur, ce dernier étant réglé de façon à mettre l'intérieur du moule momentané ment en communication avec une source de fluide sous pression alors que la matière coulée est encore liquide, après que les gaz qu'elle contenait ont été évacués.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'ins tallation.
La première, du type dit #simple", com prenant une machine mouleuse comportant un moule métallique, dit permanent et non réfractaire, usiné mécaniquement, permettant la solidification rapide des moulages (en quelques secondes par exemple) et donnant une grande production. Elle est utilisable notamment pour les moulages d'aluminium, de bronzes et laitons d'aluminium, de mé taux et alliages blancs à point de fusion re lativement bas, et à d'autres matières simi laires à solidification rapide et pour lesquelles le phénomène de trempe n'est pas à redou ter, avec un refroidissement immédiat.
La seconde forme d'exécution, du type #multiple", comprend plusieurs machines mouleuses montées sur un plateau tournant, comportant des moules métalliques ou ré fractaires, selon les matières à mouler. Elle est notamment applicable au ',moulage de matières subissant défavorablement le phé nomène de trempe par une solidification trop rapide, ou de matières à point de fusion assez élevé (par exemple: fonte de fer, lai tons et bronzes ordinaires, acier, argent, cuivre, etc.) et nécessitant une solidification et un démoulage plus lents. Les moules des différentes machines de cette installation peuvent être différents les uns des autres, en vue de permettre la production simulta née de moulages de formes différentes.
Fig. 1 est une élévation longitudinale de la première forme d'exécution, avec coupe partielle ; Fig. 2 est un plan correspondant à la fig. 1; Fig. 3 est une coupe selon 3-3 de la fig. 1; Fig. 4 est une coupe verticale axiale de la deuxième forme d'exécution ; Fig. 5 est un plan partiel correspondant la fig. 4 ; Fig. 6 est une coupe verticale longitudi nale d'un moule ; Fig. 7 représente ce moule ouvert ; Fig. 8 est une vue de détail, à plus grande échelle.
L'installation du type dit "simple" re présenté aux fig. 1 à 3 comprend, comme indiqué plus haut, une seule machine mou leuse. Cette machine est fige et présente un bâti composé d'un socle et de deux mon tants verticaux solidement nervurés 2, 3 et qui sont maintenus par des colonnes ou en tretoises cylindriques 4, sur lesquelles peut coulisser un plateau 5. Le plateau 5 est so lidaire d'une embase circulaire prévue à l'extrémité de la tige d'un piston 6 se dé plaçant dans un cylindre 7, dans lequel on envoie de l'air ou de l'eau sous pression.
Le cylindre est complété par un dispositif de soupapes d'admission et d'échappement 8, commandé par un levier de mannenvre 8a; cet ensemble peut d'ailleurs être remplacé par un dispositif mécanique alternatif ma noeuvré à la main ou au moteur, par l'in- termédiaire de vis, levier, excentrique. Le plateau 5 supporte un sommier 9 dans le quel sont montés les dispositifs connus à crémaillère, dont les axes 10 et 11, per mettent respectivement l'extraction des bro ches réalisant les creux du moulage, et l'éjection du moulage coulé et solidifié.
A cet effet, d'une part, les broches 70 (fig. 6 et 7) sont montées sur une plaque 71, soli daire d'une crémaillère 72, engrenant avec un pignon denté 73, solidaire de l'axe 10, et actionné par un levier ou manette 74 (fig. 2), d'autre part, un ensemble de pous soirs d'éjection 75, viennent agir en des points judicieusement choisis sur la surface de la pièce 76, et sont également montés sur une plaque 77 solidaire d'une crémaillère 78, commandée par un levier 74a (fig. 2) solidaire de l'axe 11. Ces leviers sont res pectivement actionnés, au retour du plateau 5, par des doigts fixes mais réglables en position, situés sur les colonnes supérieures 4 et non représentés.
Lorsque le moule est en deux parties, l'une 2a, est figée sur un sommier solidaire du montant 2 du bâti, l'autre 9a, est fixée contre le sommier 9, so lidaire du plateau coulissant 5. Ces deux parties coïncident et s'adaptent l'une sur l'autre, avec repères. Le plateau coulissant 5 se déplace par l'action du cylindre 7. Si le moule est en trois parties, la troisième partie est combinée pour être fixée sur un piston vertical se plaçant sur le socle 1 agencé en conséquence, ou sur un simple support à le vier. Des combinaisons similaires peuvent être employées pour des moules constitués en plus de trois parties.
A la partie supé rieure du bâti 2 est monté le bec de cou lée 16 (fig. 1 et 2) ; ce dernier est main tenu par un support réglable longitudinale ment et en hauteur, comportant un coulis- seau horizontal 12 avec vis et volant de man#uvre 13, un coulisseau vertical 14, avec vis et volant de man#uvre 15, sup portant la porte entonnoir d'alimentation 22 et le dispositif d'obturation du moule 17 coulissant horizontalement et montré en coupe sur la fig. 4. L'entonnoir présente, à sa partie inférieure, un bord conique 16a rigoureusement conforme et ajusté à l'em boîtement femelle 16b existant à la partie supérieure des deux éléments (fig. 6 et 7) du moule.
Comme on le voit (fig. 4) le ti roir d'obturation 17 est solidaire d'un pis ton pneumatique 18; mobile dans un cylin dre 18a, avec un tampon amortisseur 19 à fin de course, par exemple, en caoutchouc. Le cylindre est pourvu d'un distributeur à lumière 20, se déplaçant dans une boîte 31 et assurant la fermeture ou l'ouverture ins tantanée du tiroir en envoyant le fluide sous pression arrivant en 30d sur l'une ou l'autre des faces du piston 18 ;
le distributeur 20 est manoeuvré par un levier 21, vu en plan fig. 2, qui commande simultanément le dé clenchement du dispositif automatique chro- norégulateur représenté en c sur les fig. 1 et 2, à l'arrière de la machine.
Ce dernier, dont une forme d'exécution est donnée sur les fig. 1 et 2, commande, sans le concours de l'ouvrier, la mise en communication du moule avec une source de dépression s'il y a lieu et ensuite avec une source de gaz sous pression dans des conditions déterminées, interdisant toute fausse manoeuvre de la part de l'ouvrier et dans des temps rigoureusement assurés à partir de l'instant où la matière fondue a été versée dans l'entonnoir d'alimentation 22 et où le tiroir 17 vient d'être fermé.
Pour un moule déterminé, en fonction de sa vitesse de remplissage et de celle de solidification de la matière fondue, ces temps sont des cons tantes qui doivent rigoureusement être ob servées, en vue d'éviter le défaut d'"émul- sionIl signalé plus haut.
A cet effet, le dispositif chronorégula- teur représenté comprend un équipage rotâ,- tif équilibré, constitué d'une part par une poulie à gorge 23, sur laquelle s'enroule un câble 24 terminé par un contrepoids 24a, ladite poulie étant clavetée sur un arbre 26 tourillonnant dans des paliers à roulement à billes, faisant partie d'un bâti 27.
Un pla teau porte-cames 46, ou formant came, comme on le voit fig. 8, est claveté à l'au tre extrémité de l'arbre 26 ; ce plateau porte la ou les cames 47, qui agissent sur les poussoirs 28a, des soupapes contenues dans la boîte 38, et qui sont intercalées sur les tuyauteries de gaz ou air sous pression et de vide. Dans ce but, à la boîte de sou papes aboutissent, d'une part, le conduit 30b amenant le fluide sous pression (fig. 1) et le conduit à vide 29b (fig. 2). De ladite boîte partent des conduits souples 29 et 30 aboutissant respectivement à la prise de vide 29a du moule, et au raccord de pres sion 16c du porte-entonnoir (fig. 1). Sur les fig. 1 et 2 on a représenté par, les flèches en trait plein les conduites de fluide sous pression et par des flèches en traits pointil lés les conduits à vide.
Le plateau-came 46 peut être gradué, ainsi qu'il est représenté sur la fig. 8 ; il est retenu par un doigt d'arrêt réglable 48 contre lequel vient buter l'ergot 49 fixé sur le côté du plateau 46. Le doigt d'arrêt 48 est porté par un levier 48a, pivotant sur un bras-support solidaire du socle 27 ; le levier coudé 48a est relié au levier de man#uvre 21 par une biellette 21a, montée à rotule et réglable en longueur. Lé levier 21 pivote en 21b sur un bras so lidaire du cylindre 18a; c'est lui qui déter- mine la commande pneumatique du tiroir obturateur 17 de l'entonnoir 16 en agissant sur le tiroir-distributeur 20.
On se rend compte que le mouvement chronorégulateur de vide et de pression est donc déclenché automatique ment dès que l'ouvrier actionne le levier 21. Aussitôt que le doigt d'arrêt du plateau s'est effacé, le contrepoids 24a entraîne, par sa pesanteur, la poulie 23 et le disque 46 et les cames viennent successivement en contact avec les poussoirs des soupapes pro voquant, suivant le réglage préalablement effectué, la mise en communication du moule 2a-9a avec la conduite de vide 29 aboutis sant à la partie inférieure du moule, et celle de l'entonnoir 16a, avec la conduite de pres sion 30.
Le gaz ou air comprimé agit sur la matière fondue encore liquide dont est orrectement et parfaitement rempli le moule ; les mises en communication de ces conduites sont produites pendant des temps qui sont fonction de la position respective des cames sur le plateau 46. Le pourtour du plateau est gradué pour faciliter le ré glage de ces temps, suivant les moules uti lisés sur la machine et les caractéristiques thermiques de la matière qui y est coulée. Le vide produit dans le moule y est réparti à la manière connue par des canaux inté rieurs 80 (fig. 7) judicieusement pratiqués, aboutissant de préférence à des épis de ca naux capillaires sur les faces de joint, où la matière se solidifie dès qu'elle y est en gagée.
Le relevage du contrepoids 2411, après chaque opération, est assuré par un em brayage quelconque dont un mode de réali sation est représenté sur la machine simple (fig. 1). Cet embrayage commandé par la tringlerie 51a, reliée au plateau 5, se com pose d'un manchon cannelé 50, monté de manière à pouvoir coulisser sur l'arbre 26, d'une bague d'entraînement 50a, et de deux ressorts compensateurs 51-51 destinés à compenser l'avance pendant le court arrêt possible à l'entrée des dents ou cannelures du manchon 50 dans les cannelures corres pondantes du moyeu du plateau 23, monté fou sur l'arbre 26.
Cet embrayage a lieu lorsque le plateau 5 revient en arrière pour ouvrir le moule et éjecter Ha pièce coulée 76. Le plateau 23 est alors solidaire de l'arbre<B>26,</B> il tourne avec lui et remonte le p oi ids 2411, après quoi le débrayage du pla- teau est effectué.
Sur la fig.'* 1, ;la tringle 51a est brisée uniquement pour faciliter la représentation de l'ensemble. Cette tringle est fixée à de meure au plateau 5 qui l'entraîne à chacun de,ses déplacements.. Elle porte à son autre extrémité un bec en équerre et un bossage siège d'un axe. L'axe sert. de ; pivot à la tringle articulée 51b, à laquelle le bec B sert de butée lors de son rappel par le res sort 51d ; le bec 9. sert d'attache audit res sort (fig. 2).
Les tringles 51b et 51e portent chacune un bec qui servent d'entraînement lorsqu'ils sont enclenchés. 51e porte encore à son au tre extrémité une boule qui pénètre dans la bague 50a et entraîne l'embrayage 50. Toutes ces tringles glissent sur des supports fixés soit sur le socle 27, soit sur le bâti 2.
L'ouvrier chargé de la man#uvre de la machine procède aux opérations suivantes: le moule étant ouvert et l'entonnoir 16a ayant été amené à s'emboîter avec le cône femelle 16b de la partie fige 2a du moule.
a) Il actionne le levier 8a d'admission au cylindre 7 qui chasse le piston dont la tige 6 ferme le moule.
b) Il verse ensuite la matière en fusion dans l'entonnoir d'alimentation 22.
c) Aussitôt celle-ci versée, il actionne le levier 21, pour man#uvrer à la fois la fer meture de l'entonnoir et le déclenchement du mouvement chronorégulateur de vide et de pression, suivant des temps qui sont des constantes pour un moule déterminé et qui correspondent successivement 1 o A l'application du vide sitôt après la fin du remplissage.
2 o A l'application de la pression lorsque le moule est complètement rempli et purgé du reste d'air quand le métal est encore fluide afin d'obtenir le serrage maximum des molécules liquides et éviter un retrait trop important.
d) Enfin, il actionne le levier d'admis sion 8a en sens inverse, pour renvoyer le piston à sa position de départ et produire l'ouverture du moule et éjecter automatique ment la pièce moulée et solidifiée. Ces ma noeuvres très simples se font sans effort et instantanément, permettant une production intense de cette machine.
L'installation dite "multiple", représentée sur les fig. 4 et 5, comporte un plateau ro tatif 32, sur lequel sont fixées, radialement et équidistantes, un certain nombre (six dans l'exemple représenté) de machines du type précédemment décrit, mais dont on a sup primé le distributeur 8 du cylindre 7.
Ces machines sont équipées avec un dispositif chronorégulateur à commande électrique pair un petit moteur indépendant d ne dévelop pant qu'une puissance très minime (par exemple environ 1/1o <B>CV)</B> ; chacune de ces machines présente une légère variante d'exé cution, en ce qui concerne l'embrayage de la poulie à gorge 23, qui porte elle-même la came 47, ce qui permet de supprimer le plateau 46, ceci en vue de réduire l'encom brement de ce dispositif.
Ainsi qu'on le verra plus loin, le plateau rotatif 32 tourne au tour d'un axe fixe 34 ; son moyeu central est supporté par un roulement à billes ou à rouleaux 35 et comporte une roue hélicoï dale 36 en prise avec une vis sans fin 37 portée par un arbre recevant son mouve ment d'une transmission extérieure avec un embrayage quelconque. Un collier 38, concen trique au moyeu précité, porte radialement des tiges entretoises 39 sur lesquelles sont montés, équidistants,, les galets de roulement 40, tournant entre le chemin de roulement 41, prévu sous le plateau 32, et le chemin de roulement 42, concentrique à l'axe 34 fixé sur le fond de la fosse 43, dans laquelle tourne le plateau 32, si bien que sa partie supérieure mobile se trouve de niveau avec le sol de l'usine.
Sur l'axe fixe 34 se trouve claveté un distributeur central d'air comprimé, de gaz neutre ou d'eau sous pression, et éventuel lement du vide, dont une forme d'exécution est représentée sous la forme d'un cône fixe 44 et d'un boisseau rotatif 45, raccordé par tuyauteries de fluide sous pression seulement, à chacune des machines mouleuses disposées sur le plateau. Le boisseau 45 comporte des canaux 60 qui passent successivement en re gard de canaux 61, en communication avec les conduits d'arrivée du fluide sous pres sion 62.
Chacun des dispositifs chronorégulateurs diffère de celui précédemment décrit en ce que l'embrayage est obtenu dans cet exem ple, du fait de l'oscillation du petit moteur électrique indépendant d qui l'actionne, ce mouvement pouvant d'ailleurs être réalisé par un servomoteur. - Ce petit moteur qui tourne toujours dans le même sens, horizontalement, est suspendu autour d'un axe géométrique horizontal per pendiculaire à son axe de rotation (fig. 3) de façon que la vis sans fin qu'il comporte en bout d'arbre puisse osciller dans un plan vertical, entre deux positions extrêmes. Dans l'une de ces positions, la vis coopère avec une roue hélicoïdale solidaire du plateau 23, ce qui a lieu quand le poids est en bas de sa course.
Pour gagner l'autre position ex trême, la vis sans fin est écartée de la roue hélicoïdale, ce qui est obtenu automatique ment par un déclic formant servomoteur, quand le poids est en position supérieure.
Le mode opératoire est donc le suivant: a) Le four de fusion se trouve en un point fixe de la périphérie de la fosse et le plateau tourne à la vitesse convenable, en traîné par l'embrayage qui agit sur la trans mission extérieure, lequel embrayage est man#uvré par l'ouvrier fondeur. La pre mière machine arrive devant le poste de coulée et se trouve, par le jeu du distribu teur central, mise en communication avec le fluide sous pression, de façon que son cy lindre 7 referme le moule.
b) L'ouvrier arrête le plateau 32 et verse dans l'entonnoir 22 la matière en fu sion, puis il agit sur le levier 21 qui en traîne la fermeture par le piston pneuma tique 18 du tiroir 17 de l'entonnoir, et le déclenchement du dispositif chronorégula- teur c.
c) L'ouvrier fondeur agit de nouveau sur l'embrayage qui entraîne un nouveau dépla cement angulaire du plateau 32 et ainsi de suite.
Au cours de ce nouveau déplacement, l'élément, dans lequel il vient d'être coulé un moulage sous pression, est resté, du fait du distributeur central, en relation avec la pression d'eau ou de fluide pour le cylindre 7, et avec le gaz comprimé; cette liaison continue pendant le temps jugé nécessaire à la solidification de la matière coulée et à un léger refroidissement. Chaque élément, suivant ce processus, s'arrête ensuite devant le poste de démou lage, on le cylindre 7 est mis en communi cation inverse avec la pression d'eau ou de fluide ; le moule s'ouvre, provoquant l'éjec tion automatique du moulage solidifié.
Chaque élément, avant d'avoir effectué son tour complet, c'est-à-dire avant de reve nir devant le four de fusion au poste de coulée, s'arrête devant un poste de contrôle où se tient un ouvrier ayant pour mission de vérifier l'état du moule, d'en assurer le garnissage, s'il y a lieu, d'un enduit pelli culaire réfractaire, par pulvérisation ou autre moyen variable, suivant la matière coulée.
Il va de soi que des modifications de détail pourront être apportées dans l'exécu tion de la machine qui vient d'être décrite, sans pour cela sortir du cadre de la pré sente invention.