Machine pour le moulage sous pression des métaux et alliages à point de fusion élevé. La présente invention a pour objet une machine pour le moulage sous pression des métaux et alliages à point de fusion élevé.
Cette machine permet une cadence rapide des opérations de moulage et se caractérise par une chambre de charge comprenant un cy lindre à axe horizontal placé à demeure im médiatement au-dessous d'un four de fusion, ledit cylindre étant fermé à ses deux extré mités pendant l'opération de charge par deux pistons dont les déplacements: d'abord égaux dans le temps, assurent le transport de la charge de métal fondu jus qu'à un moule, puis, différents dans le temps, assurent le transvasement de la charge dans ce moule. Le dessin annexé représente, à titre d'exemple seulement, une forme d'exécution d'une machine selon l'invention.
La fig. 1 est une vue en élévation d'en semble du four de fusion et de la chambre de charge. La fig. 2 est une élévation de la partie postérieure de l'un des ensembles porte- moules.
La fig. 3 montre en élévation la partie antérieure de l'un des ensembles porte-moules amené près de l'extrémité correspondante de la chambre de charge.
La fig. 4 est une coupe axiale d'ensem ble du four de fusion.
La fig. 5 est une coupe axiale, suivant le plan de coupe de la fig. 4, de la chambre de charge et de ses annexes.
La fig. 6 est une coupe partielle de la chambre de charge et d'un porte-moules dans l'une des phases du moulage.
La fig. 7 est une vue similaire de la fig. 6 pour une autre phase du moulage. La fig. 8 est une vue en coupe partielle d'un porte-moules au moment du démoulage. La fig. 9 est une coupe axiale de la cham bre de charge, après une opération de mou lage. . Les fig. 10 et 11 sont des coupes par tielles du four de fusion montrant le dosage d'une charge de métal à introduire dans la. chambre de charge.
La fig. 12 est une vue en bout, par l'ar rière, de la chambre de fusion.
La fig. 13 est une coupe axiale de l'un des pistons de la chambre de charge.
La fig. 14 est une vue en plan montrant la disposition en étoile des ensembles porte- moules, autour du four de fusion et de la chambre de charge.
La chambre de charge à. axe horizontal est disposée au-dessous du four de fusion qui l'alimente par un tube de descente. Dans la réalisation spécialement envisagée, la cham bre de charge peut tourner autour de l'axe du tube de descente pour se placer en ligne avec l'un des ensembles porte-moules répar tis en étoile comme montré par la fig. 14.
Le four de fusion (fig. 4) comporte une cuve 1, en graphite, chauffée électriquement, et, par exemple, par induction, au moyen de conducteurs 2 disposés dans une garniture réfractaire à l'intérieur d'une enceinte égale ment réfractaire 3 maintenue entre deux fonds 4 et 5, dans une enveloppe métallique avec garniture calorifuge 6. Une paroi ré fractaire 7 ferme immédiatement la partie supérieure de la cuve 1, et permet d'y intro duire le métal à fondre par une goulotte 8 fermée par un bouchon 9, pour éviter toute atmosphère oxydante au-dessus de la masse en fusion.
La cuve 1 présente une cavité 10, ou chambre de dosage, à sa. partie inférieure. La communication entre cette chambre et la masse en fusion a lieu sous le contrôle d'un clapet 11 constitué par une tige en matière réfractaire, manoeuvrée de l'extérieur par tout dispositif approprié 12 et dont l'extré mité inférieure peut appuyer sur un siège réfractaire, à base d'oxyde de béry lium par exemple.
A sa partie inférieure, la chambre 10 comporte un siège réfractaire 13 pour un second clapet 14, qui s'ajuste dans un man chon 15 mobile axialement dans un conduit 16 de la cuve 1 au moyen de tout dispositif
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approprié <SEP> 17.
<SEP> Le <SEP> siège <SEP> 13 <SEP> se <SEP> prolonge <SEP> par <SEP> un
<tb> tube <SEP> réfractaire <SEP> 18 <SEP> coaxial <SEP> à <SEP> un <SEP> tube <SEP> de <SEP> des cente <SEP> 19 <SEP> de <SEP> plus <SEP> grand <SEP> diamètre <SEP> guidé <SEP> dans
<tb> une <SEP> garniture <SEP> 20 <SEP> disposée <SEP> dans <SEP> une <SEP> enveloppe
<tb> métallique <SEP> ?1 <SEP> qui <SEP> forme <SEP> presse-étoupe <SEP> au tour <SEP> d'un <SEP> manchon <SEP> réfractaire <SEP> 22 <SEP> à <SEP> enveloppe
<tb> métallique <SEP> 23 <SEP> fixée <SEP> rigidement <SEP> au <SEP> fond <SEP> de
<tb> l'enceinte <SEP> qui <SEP> renferme <SEP> la <SEP> cuve <SEP> 1.
<SEP> Le <SEP> man chon <SEP> se <SEP> raccorde <SEP> de <SEP> façon <SEP> étanche <SEP> avec <SEP> une
<tb> pièce <SEP> 24 <SEP> qui <SEP> maintient <SEP> le <SEP> tube <SEP> 18 <SEP> par <SEP> son
<tb> embase <SEP> 18a. <SEP> Ce <SEP> montage <SEP> n'est <SEP> indiqué <SEP> qu'à,
<tb> titre <SEP> d'exemple. <SEP> on <SEP> peut <SEP> lui <SEP> substituer <SEP> toute
<tb> autre <SEP> disposition <SEP> propre <SEP> à <SEP> assurer <SEP> l'étanchéité
<tb> par <SEP> rapport <SEP> Î <SEP> Ï, <SEP> et <SEP> à <SEP> permettre <SEP> à
<tb> la <SEP> partie <SEP> 21 <SEP> de <SEP> tourner <SEP> en <SEP> entraînant <SEP> avec
<tb> elle <SEP> le <SEP> tube <SEP> de <SEP> descente <SEP> 19.
<SEP> Celui-ci <SEP> comporte
<tb> une <SEP> denture <SEP> rectiligne <SEP> ou <SEP> crémaillère <SEP> 25 <SEP> en grenée <SEP> avec <SEP> un <SEP> pignon <SEP> <B>9.6,</B> <SEP> manativré <SEP> de
<tb> l'extérieur <SEP> pour <SEP> déplacer <SEP> longitudinalement
<tb> le <SEP> tube <SEP> 19.
<tb> L'enveloppe <SEP> métallique <SEP> 21 <SEP> est <SEP> raccordée
<tb> en <SEP> 22a <SEP> à <SEP> une <SEP> enveloppe <SEP> 27 <SEP> prévue <SEP> à <SEP> la <SEP> partie
<tb> supérieure <SEP> d'un <SEP> bâti <SEP> ou <SEP> socle <SEP> 28 <SEP> (fig. <SEP> 5)
<tb> tourillonné <SEP> sur <SEP> un <SEP> pivot <SEP> 29 <SEP> ancré <SEP> au <SEP> sol <SEP> en
<tb> 30.
<SEP> Dans <SEP> l'enveloppe <SEP> 27 <SEP> est <SEP> disposée, <SEP> avec
<tb> son <SEP> axe <SEP> horizontal <SEP> situé <SEP> dans <SEP> le <SEP> plan <SEP> de
<tb> l'axe <SEP> du <SEP> tube <SEP> de <SEP> descente, <SEP> la <SEP> chambre <SEP> de
<tb> charge <SEP> 31 <SEP> constituée, <SEP> par <SEP> exemple, <SEP> par <SEP> un
<tb> cylindre <SEP> réfractaire <SEP> fait <SEP> de <SEP> quartz <SEP> et <SEP> d'oxyde
<tb> de <SEP> bérylium <SEP> compressés.
<SEP> Ce <SEP> cylindre <SEP> est <SEP> en touré <SEP> de <SEP> résistances <SEP> électriques <SEP> 32 <SEP> de <SEP> ré chauffage <SEP> et <SEP> de <SEP> parois <SEP> réfractaires, <SEP> avec <SEP> man chons <SEP> métalliques <SEP> de <SEP> renforcement <SEP> 33 <SEP> et <SEP> 34,
<tb> maintenus <SEP> entre <SEP> deux <SEP> fonds <SEP> 35 <SEP> qui <SEP> sont <SEP> blo qués <SEP> par <SEP> des <SEP> flasques <SEP> métalliques <SEP> extrêmes
<tb> 36 <SEP> et <SEP> 36a <SEP> goujonnés <SEP> sur <SEP> un <SEP> tambour <SEP> métal lique <SEP> 37.
<SEP> Le <SEP> flasque <SEP> 36a <SEP> se <SEP> centre <SEP> sur <SEP> un <SEP> cy lindre <SEP> d'acier <SEP> réfractaire <SEP> 38 <SEP> dont <SEP> l'alésage
<tb> interne <SEP> prolonge <SEP> exactement <SEP> la <SEP> chambre <SEP> de
<tb> charge <SEP> 31 <SEP> et <SEP> qui <SEP> est <SEP> soutenu <SEP> et <SEP> fixé <SEP> dans <SEP> un
<tb> presse-étoupe <SEP> 39, <SEP> de <SEP> toute <SEP> disposition <SEP> appro priée, <SEP> prévu <SEP> sur <SEP> un <SEP> fond <SEP> 40 <SEP> fixé <SEP> à <SEP> sa. <SEP> péri phérie <SEP> sur <SEP> l'enceinte <SEP> 27 <SEP> de <SEP> façon <SEP> étanche. <SEP> Un
<tb> second <SEP> fond <SEP> 401, <SEP> ferme <SEP> l'enceinte <SEP> 27 <SEP> à <SEP> son
<tb> autre <SEP> extrémité <SEP> et <SEP> comporte <SEP> aussi <SEP> un <SEP> presse étoupe <SEP> 39a <SEP> pour <SEP> une <SEP> tige <SEP> 41.
<SEP> Le <SEP> flasque <SEP> 36
<tb> se <SEP> centre <SEP> sur <SEP> la <SEP> partie <SEP> 42 <SEP> de <SEP> ce <SEP> presse-étoupe.
<tb> Des <SEP> ressorts <SEP> 43 <SEP> sont <SEP> prévus <SEP> pour <SEP> rappeler constamment l'une contre l'autre les surfaces en regard de la chambre 31 et du fond 40 (voir fig. 9).
L'enceinte 27 parfaitement isolée de l'at mosphère, peut être mise en liaison avec une source de vide. Elle comporte une goulotte inférieure 44, normalement obturée en 45 dans un but qui sera exposé plus loin.
La chambre 31 est perforée latéralement ainsi que toute la garniture qui l'entoure de façon à communiquer avec la cavité interne de l'enceinte<B>27.</B> La perforation réalisée per met le passage de l'extrémité inférieure du tube de descente 19 qui peut être abaissé ou remonté au moyen du pignon 26 comme in diqué.
Le pivot 29 supporte et centre l'ensemble qu'on vient de décrire par une portée supé rieure 46 et une bague inférieure 47. Une vis sans fin 48 est tourillonnée sur la partie 28 et peut, par exemple, être entraînée cons tamment en rotation par un moteur élec trique; elle est en prise avec une roue tan gente qui tourne normalement folle sur une portée 49a du pivot 29, mais peut être immo bilisée sur ce dernier par un frein à segments 49 à commande électromagnétique 50. Cette disposition permet: soit de faire tourner librement, à la main, l'ensemble mobile autour du pivot, soit de le faire tourner automatiquement, à commande démultipliée en faisant interve nir le frein électromagnétique.
Le graissage des surfaces frottantes de cette disposition pivotante est, de préférence, effectué par une pompe, non représentée, l'excès d'huile étant recueilli en 28a (fig. 5).
La tige est reliée à un vérin hydraulique, à pistons télescopiques 51, de toute disposi tion appropriée, fixé sur un bras 52 qui pro longe le bâti de l'ensemble mobile et dont l'alimentation en eau sous pression a lieu, par exemple, sous le contrôle d'un jeu de robinets 53, disposés dans le pivot 29 et commandés de préférence électriquement au moyen de manettes ou de volants groupés en 54 (fig. 1). Le détail de ces moyens de contrôle n'importe pas par lui-même à l'invention; il est à la portée immédiate du technicien de les agen cer au mieux.
L'extrémité antériure de la tige 41 porte un piston 55, engagé dans l'alésage de la chambre 32. Ce piston est montré en coupe à la fig. 18. Il comporte un manchon d'acier 56 pourvu d'une têtre creuse 57, entre une em base 58 de laquelle et une bague 59 bloquée par des écrous 60 vissés en 60a, sont mainte nus des segments 61 entaillés de façon à mé nager des lumières qui débouchent extérieure ment et communiquent avec la cavité cen trale de la tête 58.
La tige 41 s'engage dans le manchon 56 par rapport auquel elle peut coulisser sans tourner grâce à la clavette 62 ou autre disposition équivalente. Elle est alé sée et taraudée pour recevoir le filetage re- versible 63 de la tige 64 d'une vis d'Archi mède 65 butée à son extrémité sur un pivot 66 de la tête 58. La cavité interne de cette dernière étant remplie de graphite, lorsque la tige 41 agit en poussée sur le piston, elle imprime un certain déplacement angulaire à la vis 65 qui agit pour refouler la poudre de graphite à travers les lumières des seg ments 61.
Une garniture réfractaire 67 est rapportée à l'extrémité du piston pour la soustraire au contact direct du métal en fusion introduit dans la chambre de charge 31, comme il sera expliqué plus loin.
Comme montré par la fig. 14, un certain nombre (huit dans l'exemple représenté) d'en sembles porte-moules 68 sont répartis en étoile autour de la chambre de charge. Celle- ci, par rotation autour de son pivot 29, peut être amenée à volonté, et immobilisée comme expliqué plus haut, devant l'un quelconque de ces ensembles 68, de façon que les axes théo riques de la chambre de charge 31 et l'axe d'une tige 69 (fig. 5) soient en coïncidence.
Chacun des ensembles 68 comporte un bâti 70 (fig. 8) monté sur des glissières 7-1 de façon à pouvoir être déplacé par rapport à la chambre de pression. Ses déplacements sont assurés (fig. 2) par une tige 72 mue par un vérin 7 3 porté par un bâti fixe 74 sur le quel sont prévues les diverses manettes de contrôle telles que 75, ce contrôle ayant lieu par dispositifs électriques ou électromagné tiques appropriés. L ne tête 76 (fi-.
8) fiée sur le bâti 70 et mobile avec lui, porte une des parties 77 d'un moule, l'autre partie 77a étant fiée sur un support 78 porté par des tiges 79 guidées dans des glissières de la tête 76 et commandées par des vérins 80 du bâti fixe 74 (fig. 2). Les parties du moule 77 et 77a sont perforées centra.lement pour le passage d'un piston 55' exactement: sem blable au piston 55 et porté par la tige 69 actionnée par un vérin également disposé sur le bâti 74, la tige 69 traversant axia.lement la tige 72.
Le fonctionnement de la machine ainsi décrite dans ses éléments principaux est le suivant: Le bâti pivotant 28 est orienté autour de son pivot. 29 de façon à être placé sur le même axe que l'un des ensembles 68, dont les parties de moule 7 7 et 77a ont été rappro chées par déplacement des tiges 79. En agis sant sur les commandes appropriées, la tige 72 est déplacée vers l'avant jusqu'à. ce que l'extrémité antérieure (lu cylindre 38 soit ap pliquée sur la. portée correspondante 81 de la. partie de moule 77a. Le contact étanche est assuré par la. réaction des ressorts 82 qui sont comprimés par la poussée exercée par la tige 72.
Les ressorts 82 interposés entre la partie de presse-étoupe 39 et le flasque 40 sont d'ailleurs assistés par les ressorts 43, comme montré par la, fig. 5. De plus, les ressorts 82 agissent pour éviter le contact permanent. entre le cylindre d'acier 38 et la chambre 31 et faciliter le refroidissement dudit cylindre. entre deux opérations de moulage.
Le piston 55 est amené dans la chambre 31 et immobilisé dans la position montrée à la fig. 5, en dégageant l'entrée 84. Le piston 55a est amené dans la position également montrée à la. fig. 5, la chambre 31 étant ainsi obturée à ses deux extrémités.
On abaisse alors le tube 19 pour en enga ger l'extrémité dans la chambre 31 et le cla pet 14 (fig. 10), étant appliqué sur son siège 13, le clapet 11 est soulevé. La eham- bre 10 se remplit de métal en fusion, son vo lume réâlé préalablement par la position du manchon 15, correspondant à celui d'une charge < 1 admettre dans la chambre 31.
Le clapet 11 est fermé et le clapet 14 ou vert (fi-. 4). Le métal s'écoule dans la chambre 31 sans contact avec l'atmosphère externe oxydante, et sans pertes de calories appréciables. Il est d'ailleurs maintenu à la température optimum dans la chambre 31 chauffée, et oi( il se dégaze par action du vide dan; l'enceinte ?7. comme déjà expli qué.
La charge (le métal 85 ne remplit pas toute la capacité de la chambre 31., comme montré fig. 6. Les deux pistons 55 et<B>55,1</B> sont alors déplacés à la même vitesse, après relevage du tube de descente 19, et effectuent le transport de la charge 85 dans le cylindre d'acier 38 (fig. (>). Le piston 55a est stoppé dans la position (le la fi-. 7 et le piston 55 est: poussé pour refouler le métal dans les cavités du moule, la fin de l'opération de moulage étant montrée à la fig. 7.
Le piston 55 est alors ramené à fond de course -arrière. Au cours de son passage dans la chambre 31, l'excès de graphite laissé pen dant la course précédente sur les parois de cette chambre est raclé et tombe dans l'ouver ture prévue en 86 pour s'amasser dans la gou lotte 44 d'oi( il peut être périodiquement extrait.
Le bâti 70 est alors ramené à sa position initiale. Pendant la prise du métal qui vient d'être injecté dans le moule, le bâti 28 est orienté pour se déplacer en ligne avec l'en semble 68 suivant, et les opérations qu'on vient de décrire sont répétées dans le même ordre.
Pour le démoulage, les tiges 79 sont dé placées vers l'avant et le piston 55a est. uti lisé comme éjecteur pour dégager la pièce moulée 87 (fig. 8).
On peut, par les moyens décrits, obtenir une cadence de moulage sensiblement accé lérée par rapport aux machines connues. Pour (les productions réduites, on peut ne prévoir qu'un seul ensemble porte-moules, et suppri- mer le montage pivotant de la chambre de charge.
La machine qu'on vient de décrire au point de vue organique et fonctionnel peut être complétée par le dispositif de sécurité ci- après.
Si, pour une cause quelconque, les clapets 11 et 14 (fig. 14) ne peuvent pas être appli qués sur leurs sièges, la cuve 1 se vide de son contenu dans la chambre 31. Celle-ci se remplit et le métal fondu s'élève dans l'es pace compris entre la paroi de l'ouverture 84 et la buse réfractaire 19a du tube de des cente 19. Dès que le métal a touché les con ducteur 88, un circuit est fermé qui a pour effet d'exciter un servomoteur d'admission de la pression au vérin pour rappeler le pis ton 55 en arrière. La chambre 31 se vide par l'espace 86 et le métal parvient à l'extrémité de la goulotte 49 dont il fond l'obturateur 45. Le métal s'écoule alors à l'extérieur.
On évite ainsi que la partie de la machine mon trée par la fig. 5 ne soit mise hors d'usage.