Machine à couler les métaux sous pression L'invention a pour objet une machine à couler les métaux sous pression, à commande automatique des opérations dans un ordre dé terminé et à des instants précis.
Dans la pratique, il est nécessaire d'exécu ter les diverses opérations à des moments précis et de pouvoir modifier au gré de l'opé rateur la durée de l'une ou de plusieurs opé rations. Quand on emploie un dispositif rigide de cames comme dispositif de com mande, il est difficile de régler les instants de début et de durée des opérations, ces réglages pouvant être nécessités par des conditions opératoires variables, par exemple la tempéra ture de la machine.
On sait, d'autre part, que dans les pièces coulées possédant des épaisseurs très variables, les parties de faible épaisseur se solidifient très rapidement alors que les parties plus mas sives restent liquides bien longtemps. Il s'en suit que le retrait s'effectue au détriment des parties encore liquides et que la pièce termi née présente des vides appelés retassures. Une technique connue en fonderie consiste à disposer à l'intérieur du moule des pièces dites refroidisseurs servant à équilibrer la vitesse de refroidissement de la pièce dans ses différentes parties.
Ces pièces refroidissent plus ou moins vite suivant leurs surfaces de contact avec le moule et avec le métal liquide. Il est encore une va riable sur laquelle on peut agir : c'est la durée du contact, à condition de pouvoir retirer, à des instants précis, les différents noyaux re froidisseurs suivant leur position et leurs dimensions.
Enfin, dans les machines à couler sous pression, de types connus, on effectue généra lement, après coulée dans le cylindre de po che, une mise sous vide de l'ensemble moule et cylindre. Cette mise sous vide a pour but de faciliter le remplissage des moules et de faciliter le dégazage du métal. Dans les dis positions connues, le vide est fait une fois pour toutes dans l'ensemble des pièces com posant la machine à mouler.
La machine à couler les métaux sous pression conforme à l'invention est caractéri sée en ce qu'elle comprend un plateau infé rieur reposant sur un sommier inférieur de la machine, ledit plateau inférieur comportant la moitié inférieure d'un cylindre d'injection ho rizontal du métal, ainsi qu'un cylindre vertical d'éjection du culot de métal solide qui reste dans le cylindre d'injection à la fin de l'opé ration de refoulement du métal liquide, un plateau intermédiaire,
mobile verticalement et comportant la moitié supérieure dudit cylindre d'injection ainsi qu'un trou de coulée pour l'introduction du métal dans ledit cylindre et une cheminée d'admission du métal liquide re foulé dans un moule à partir du cylindre d'in jection, ledit plateau intermédiaire étant des tiné à être appliqué sur le plateau inférieur pour l'opération de coulée et écarté de ce pla teau pour permettre l'éjection du culot de mé tal restant au fond du cylindre d'injection, un moule destiné à rester appliqué sur le plateau intermédiaire qui forme le dessous du moule,
celui-ci comportant au moins un noyau destiné à être introduit dans la cavité du moule avant la coulée et retiré avant la solidification com plète du métal, un plateau supérieur mobile verticalement, formant dessus du moule des tiné à venir s'appliquer sur le moule pour l'opération de coulée et à être écarté dudit moule pour le démoulage, un sommier supé rieur fixe, reposant sur des colonnes entretoi ses portées par ledit sommier inférieur, et des moyens pour commander automatiquement et dans l'ordre chronologique déterminé les mou vements des organes à partir d'un temps zéro, jusques et y compris l'éjection de la pièce moulée hors du moule, et des moyens à la dis position de l'opérateur pour ramener lesdits organes à leur position initiale.
Dans une forme d'exécution, les moyens pour commander automatiquement et dans l'ordre chronologique voulu les divers mouve ments des pièces mobiles comprennent, pour chaque mouvement alternatif, au moins un vérin hydraulique, alimenté et vidangé au moyen de valves commandées par un levier actionné par un vérin pneumatique, alimenté et vidangé au moyen de deux valves électro magnétiques commandées directement par des minuteries placées sous la dépendance de re lais électriques.
Le rôle de l'opérateur se borne à effectuer la manoeuvre initiale de fermeture du trou de coulée, cette manoeuvre entraînant automati quement, sans son intervention, toute la suite des opérations. Les minuteries ont pour but, non seulement de régler les temps, mais de rendre chaque opération entièrement indépen dante des autres de façon à pouvoir modifier rapidement ces réglages en fonction de la tem pérature, des dimensions de la machine et de la nature et de la forme des pièces à fabriquer.
Une forme d'exécution de la machine selon l'invention est décrite ci-après, à titre d'exem ple, en se référant au dessin annexé, dans lequel la fig. 1 représente un schéma de com mande d'un vérin hydraulique au moyen d'une minuterie ; la fig. 2 représente schématiquement, en perspective et avec _ tous ses organes princi paux, séparés les uns des autres pour plus de clarté, une machine à couler sous pression pourvue de vérins ou de groupes de vérins destinés à effectuer les déplacements des dif férents organes mobiles ; les colonnes ont été omises pour plus de clarté ;
la fig. 3 est une vue en élévation de face de la machine, prête à fonctionner, le piston d'injection et le groupe de ses vérins de com mande étant toutefois supprimés.
Dans la fig. 1, un vérin hydraulique 1, à simple effet, transmet son mouvement à un organe commandé 2 (par exemple un piston d'injection) par l'intermédiaire d'un piston 3. Un côté du vérin hydraulique peut être ali menté en liquide sous pression par une tubu lure 10, ou mis en vidange par une tubulure 10' au moyen de vannes indiquées schémati quement en 4 et commandées mécaniquement par un vérin pneumatique à double effet 5 de type connu, par l'intermédiaire d'un levier 9, à point d'articulation 9a.
Ce vérin pneumatique 5 est alimenté en air comprimé d'un côté du piston et mis en vidange de l'autre côté au moyen de deux électrovalves 6 commandées directement par une minuterie électronique 7 d'un type connu. Un contact 8, actionné, en fin de course de travail, du piston, par une saillie 2a de la tige de ce piston 2, est branché sur le circuit élec trique des électrovalves. Il est nécessaire d'avoir un tel dispositif pour chaque vérin à simple effet à commander.
Le fonctionnement de l'appareil est le sui vant La minuterie électronique 7 ayant fonc tionné, envoie le courant dans les électroval- ves 6. L'une de ces électrovalves commande l'admission d'air comprimé dans un comparti ment du vérin pneumatique 5 pendant que l'autre électrovalve met l'autre compartiment en vidange. Le déplacement du piston de ce vérin 5 dans un sens ou dans l'autre entraîne, par l'intermédiaire du levier 9, de l'un ou de l'autre des poussoirs 91 et 92, et de la vanne 4, l'admission de liquide sous pression dans un compartiment du vérin hydraulique 1 ou son évacuation hors de ce compartiment.
La commande par minuterie convenable ment agencée, s'applique comme suit à l'ex traction automatique des noyaux, par exemple des noyaux refroidisseurs.
Les époques voulues pour l'extraction au tomatique des noyaux refroidisseurs sont ré glées sur des minuteries excitant des relais qui ferment les circuits d'alimentation d'électro- valves contrôlant l'admission des vérins à air comprimé qui, à leur tour, commandent les vannes des vérins hydrauliques reliés auxdits noyaux, le temps zéro étant, par exemple, celui où l'opérateur obture le trou de coulée ; aux moments voulus, lesdits vérins hydrauli ques effectuent l'extraction des noyaux.
Les réglages seront faits en fonction des formes et des dimensions des pièces et de la vitesse de coulée, de la température, etc.
Le vide dans le moule et le cylindre d'in jection (et du cylindre de poche, s'il y en a un) n'est plus réalisé d'un seul coup comme dans les machines connues, où l'ouverture uni que sur laquelle on branche l'appareil à faire le vide peut être noyée d'un seul coup, à la coulée par l'afflux du métal liquide. Au con traire, les diverses parties des cylindres et du moule sont mises successivement en communi cation avec un réseau de vide ou bien avec une machine à vide et comportent, à cet effet, des ouvertures de raccordement obturées normalement par des soupapes (non repré sentées).
Les prises de vide successives ont pour avantage de créer, par leur échelonnement ra tionnel, un mouvement continu dans la masse fluide en cours de coulée. Il n'y a plus de po ches d'air à l'entrée du métal, suivies de plages vides où le métal se précipite, donc plus de coulées avec tourbillons nuisibles.
Le vide est réalisé d'abord dans le cylin dre de poche, puis dans le cylindre d'injection, puis dans la cheminée de communication avec le moule et, enfin, dans le moule, à l'instant précis où le métal commence à y pénétrer. Cette succession d'opérations est réalisée au tomatiquement par le dispositif de régulation indiqué précédemment, l'ouverture successive de chacune des soupapes obturant les différen tes capacités ci-dessus où l'on doit faire le vide étant commandée par un contact. Lors qu'une soupape est ouverte, les autres sont fermées.
Pour la commande automatique, des élec- trovalves commandées par des minuteries met tent directement et successivement les diffé- rentes enceintes à vider en relation avec un réseau de vide.
A titre d'exemple, on a représenté dans la fig. 2 l'application des dispositifs de com mande, tels que décrits ci-dessus, aux diffé- rents vérins concernant le fonctionnement de machines à couler sous pression. Dans cette figure, les canalisations de fluide, télescopi ques s'il y a lieu, ont été représentées schéma tiquement par des lignes en traits interrompus. Dans les fig. 2 et 3, la machine comprend un plateau inférieur 11, un plateau intermédiaire 12, pourvu d'un trou de coulée vertical 36, qui débouche dans le cylindre d'injection 26, plateau sur lequel est monté un moule 13, et un plateau supérieur de presse 14.
Le dessus de presse ou sommier supérieur 15, qui est fixe et qui repose sur des colonnes 15a reliées au sommier inférieur 15b, porte deux vérins 16 et 17 de remontée du plateau supérieur de presse 14 et un vérin 53 de descente dudit plateau. Des tubes télescopiques 18 et 19 per mettent l'alimentation en fluide comprimé des vérins 22, 23, 24, 25 (fig. 2) de manoeuvre des noyaux refroidisseurs, malgré les déplace ments relatifs du plateau supérieur 14 et du moule 13. Des butées de fin de course 20 agissent sur un relais 21 pour interdire le recul du vérin 34 lorsque le plateau supérieur mo bile 14, avec le plateau intermédiaire 12 et le moule 13, est à sa position haute.
Si, en effet, les barres 32 et 33 de solidarisation de ces trois éléments (décrits plus loin) étaient alors retirées, les crochets 28 à 31, solidaires du plateau supérieur 14, laisseraient tomber l'en semble du moule 13 et du plateau intermé diaire 12. Les vérins 22, 23, 24, 25 compor tent des pistons 22', 23', 24', 25' de manoeu- vre des noyaux ; ces pistons font partie du moule 13. Le plateau intermédiaire 12, qui sert de dessus au cylindre d'injection 26 et au cylindre 27 contenant le piston 38 d'obtura tion du cylindre d'injection, peut être remonté par l'intermédiaire des crochets 28, 29, 30 et 31, agissant sur les barres d'attelage 32 et 33.
L'ensemble 11, 12, 13, 14 peut s'ouvrir - 1) soit par le plan de joint séparant les éléments 11 et 12, figuré en traits mixtes en<I>PI</I> dans la fig. 3 ; - 2) soit par le plan de joint séparant les éléments 13 et 14, figuré en traits mixtes en P, dans la fig. 3.
Les parties 12 et 13 sont constamment so lidaires ; leur séparation dans le schéma n'est faite que pour la clarté du dessin.
Pour l'ouverture, suivant le plan<I>Pl,</I> les crochets 28, 29, 30, 31 sont rendus solidaires du plateau 12 par l'intermédiaire des barres 32 et 33 qui coulissent horizontalement dans leurs logements, le mouvement étant donné par le vérin 34. Pendant ce temps, le vérin 35 tire des crochets c, qui assuraient la liaison de la partie 11 avec le plateau intermédiaire 12.
La levée du plateau mobile supérieur 14 par le vérin 53 entraîne donc la levée de l'en semble 12, 13 et 14.
Pour l'ouverture suivant le plan Pz le vérin 34, en déplaçant horizontalement les barres 32 et 34, amène des entailles qu'elles compor tent en face des crochets 28, 29, 30, 31. Ceux- ci, entraînés par le plateau 14, peuvent opérer leur mouvement de montée sans entraîner l'en semble 12, 13, qui reste solidaire du plateau inférieur 11 et qui est, du reste, verrouillé sur ce plateau grâce à l'accrochage c commandé par le vérin 35.
Dans le plateau inférieur 11 sont usinées les moitiés inférieures du cylindre d'injection 26 et du cylindre d'obturation 27, ainsi que le cylindre éjecteur 39 dans lequel travaille le piston 40.
Le piston d'injection 37 est actionné par un groupe de trois vérins 41, 42, 43 ; un dis positif d'arrêt 44 qui commande l'admission d'eau sous pression dans le cylindre 42, pro voque l'arrêt du piston 37 à la fin de sa course de compression.
Le piston obturateur 38 est actionné par un groupe de trois vérins 45, 46 et 47 munis de dispositifs d'arrêt 48, 49, 50, qui permet tent de varier le réglage de la course dudit piston.
Le piston d'éjection 40 est actionné par un vérin 51 muni d'un dispositif d'arrêt de fin de course 52.
Chacun des vérins hydrauliques est ali menté par un groupe de commande analogue à celui représenté à la fig. 1, c'est-à-dire com prenant une minuterie, deux électrovalves, un vérin pneumatique actionnant un distributeur de liquide sous pression destiné à alimenter le vérin hydraulique.
Les deux vérins à simple effet 45 et 47 actionnant le piston obturateur 38 dans le sens du recul sont alimentés par le groupe 54. Le troisième vérin à simple effet 46, qui sert à enfoncer le piston, est alimenté par le groupe 55.
Les vérins à double effet 22, 23, 24, 25 de manoeuvre des noyaux sont alimentés par le groupe 56 et le groupe 57.
Les deux vérins à simple effet 41 et 43 as surant le recul du piston d'injection sont com mandés par le groupe 59, et le troisième vérin 42, qui sert à enfoncer ce piston, est com mandé par le groupe 58.
Le vérin 51 du piston d'éjection 40 est commandé par le groupe 60.
Le vérin 53 est commandé par le groupe 61 pour abaisser le plateau supérieur 14, et les vérins 16, 17 pour la levée du plateau su périeur 14, par le groupe 62.
Les cylindres de verrouillage à double effet 34 et 35 du plateau intermédiaire 12 et des barres d'attelage 32, 33 sont commandés di- rectement par des électrovalves 63 et 64 ac tionnées directement par l'opérateur.
Le fonctionnement de la presse -est le suivant L'ensemble des éléments 12, 13 et 14 étant à la position supérieure, on met les vé rins 16 et 17 en vidange et le vérin 53 sous pression de manière à amener et maintenir en contact avec le plateau inférieur 11 l'ensemble composé du plateau intermédiaire 12, du moule 13 et du plateau supérieur 14. Les vé rins 34 et 35, coopérant respectivement avec les barres d'attache 32 et 33, d'une part, et les crochets c, d'autre part, permettent le pas sage libre des crochets 28 à 31 et immobili- sent entre eux les éléments 11 et 12, comme indiqué plus haut.
Le piston obturateur 38, le piston d'injec tion 37 et le piston éjecteur 40 étant mis en suite dans leurs positions respectives de dé part, on verse le métal en fusion dans le trou de coulée 36 et on obture ce trou. A partir de ce moment, les opérations suivantes se dé roulent automatiquement sous la commande des minuteries : mise sous vide successive des différentes capacités où circule le métal fondu, actionnement du piston d'injection 37, qui re pousse le métal liquide dans le moule, à tra vers l'orifice d (fig. 3) ; extraction des noyaux par les vérins 22 à 25.
Dès solidification, l'avance du piston obtu rateur 38 et le recul du piston 37 provoquent le cisaillement du jet de coulée reliant le culot de métal à la pièce ; le piston obturateur re cule. Le vérin 51 fait avancer le piston éjec- teur 40 qui traverse la partie inférieure du jet de coulée qui vient d'être cisaillé.
Le plateau supérieur 14 se relève, provo quant sa séparation d'avec le moule 13, c'est- à-dire l'ouverture de celui-ci. Simultanément, le piston éjecteur 40 continue de pousser sur la pièce moulée et l'éjecte du moule 13, qui repose sur le plateau 12, qui est accroché sur le plateau inférieur 11 par les crochets c.
Toutes ces opérations, depuis l'obturation du trou de coulée 36, sont commandées auto matiquement par les minuteries convenable ment réglées. Les opérations suivantes : sortie de la pièce et du culot hors de la presse, nettoyage, sont commandées manuellement et individuellement par des contacts, au gré de l'opérateur, qui replace les différents éléments dans la position de départ.
Les groupes 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62 commandant les mouvements des vé rins correspondants sont mis en action grâce à des dispositifs de minuterie tels que 7 (fig. 1). Le réglage de ces minuteries est, bien entendu, particulier à chaque fabrication.