CH324723A

CH324723A - Procédé pour déterminer l'effort de démoulage d'une masse de moulage et appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé

Info

Publication number: CH324723A
Authority: CH
Inventors: Boussard Francois
Original assignee: Conduites D Eau Comp Gen Des
Priority date: 1953-07-27
Filing date: 1954-07-09
Publication date: 1957-10-15

Description

Procédé pour déterminer 1effort de démoulage d'une masse de moulage
et appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé
Parmi les masses de moulage employées pour confectionner des moules, notamment ceux utilisés en fonderie, il en est dont les propriétés caractéristiques sont particulièrement malaisées à définir.

Avec les masses sablonneuses, par exemple, les résultats obtenus en pratique sont souvent en contradiction avec les résultats fournis par les essais faits au laboratoire avec les méthodes utilisées jusqu'ici.

On a admis généralement jusqu'à présent, qu'il suffit, pour qu'un sable soit meilleur qu'un autre, qu'il présente :
1) une cohésion élevée,
2) une bonne perméabilité.

Or, on a fait la découverte surprenante
1) que ces deux propriétés ne suffisent pas pour caractériser le meilleur sable,
2) que ces deux facteurs ne doivent pas avoir nécessairement les valeurs les plus élevées.

On a observé, d'autre part, que pour satisfaire le mouleur, il faut et il suffit que la ma tière de moulage réponde simultanément aux exigences suivantes : 1. pouvoir se serrer facilement et avec la dé-
pense minimum de travail ; 2. avoir, après serrage, une cohésion suffisante,
a) pour vaincre 1'effort de démoulage ; le
sable doit résister à 1'effort exercé sur lui
lors de l'extraction du modèle. Ce point
qui, jusqu'à présent, a toujours été né-
gligé est des plus importants ;
b) pour résister aux efforts au cours des
diverses manutentions auxquelles le
moule est soumis ;
c) pour résister à la pression exercée sur
lui par le métal coulé.

3. Avoir une perméabilité suffisante pour per-
mettre l'évacuation facile de l'air et des gaz
dégagés par le moule lors de la coulée.

4. Avoir, après serrage, une possibilité de com
pression supplémentaire, permettant de
compenser 1'effet de sa dilatation lors de
son échauffement pendant la coulée.

5. Etre suffisamment réfractaire pour emp
cher la fusion de son agglomérant et sa vi
trification à la surface des pièces.

Le présent brevet a pour objet un procédé pour déterminer 1'effort de démoulage d'une masse de moulage et un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé.

Ce procédé est caractérisé en ce qu'on introduit dans un tube une certaine quantité de ladite masse, en ce qu'on provoque le serrage de cette masse et en ce qu'on applique sur la section droite de l'éprouvette ainsi obtenue, une force croissante, 1'effort de démoulage correspondant à la force pour laquelle se produit le début du glissement de l'éprouvette dans son tube.

L'appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé est caractérisé en ce qu'il comprend un tube ouvert à ses deux extrémités, un pilon de diamètre correspondant au diamètre intérieur du tube, monté à l'extrémité d'une tige susceptible d'tre soumise à un effort croissant mesurable et un support dans lequel ladite tige coulisse verticalement au-dessus d'un plateau horizontal sur lequel ledit tube est disposé de manière à permettre l'introduction du pilon dans le tube.

La fig. 1 du dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de cet appareil.

Cet appareil est formé d'un socle 3 sur lequel est disposé un tube amovible 1 muni d'une embase la, d'une potence à deux bras équipés de manchons 6,7, dans lesquels coulisse-une broche 5 pourvue à son extrémité inférieure d'un pilon 4 et à son extrémité suprieure d'un plateau destiné à recevoir une charge F.

Cet appareil permet de mesurer la cohésion, 1'effort de démoulage et la perméabilité.

Pour mesurer la cohésion, on pèse 150 gr. du sable à mouler qui est versé dans le tube 1 qui présente un diamètre de 50 mm et une hauteur de 120 mm.

Ce tube est ensuite placé sous le pilon 4 chargé de façon à avoir un poids de 6,350 kg, qu'on laisse tomber trois fois d'une hauteur de 50 mm.

On mesure la hauteur de l'éprouvette 2 ainsi obtenue et si cette hauteur n'est pas comprise entre 49 et 51 mm, on fait une nouvelle éprouvette avec un poids de sable modifié de façon à ce que l'éprouvette serrée de la manière indiquée ci-dessus ait cette fois 50 mm 1.

L'éprouvette est ensuite extraite du tube de métal sans l'abîmer et on la cisaille suivant un plan diamétral passant par l'axe, en mesurant 1'effort de cisaillement.

Cet effort sera désigné ci-après par C et caractérise la cohésion du sable.

La mesure de perméabilité se pratique sur l'éprouvette avant son extraction du tube, en mesurant le temps de passage à travers sa masse d'une certaine quantité d'air.

La mesure de 1'effort démoulage s'exécute sur la mme éprouvette en mesurant 1'effort nécessaire pour la faire glisser dans le tube 1.

Pour ce faire, on applique une force croissante F sur la section droite de l'éprouvette 2, force mesurable par tout moyen approprié connu (piston hydraulique, pneumatique, etc.).

Au moment où l'éprouvette 2 glisse dans le tube, on obtient l'effort de démoulage F.

Ayant déterminé les efforts C et F , on peut comparer ces deux quantités et considérer le rapport ainsi que les variations de ce rapport en fonction de la teneur en humidité de la matière.

On a remarqué en effet que ce qui importe au point de vue pratique, ce n'est pas de rechercher la cohésion la plus élevée mais bien la plus grande valeur du rapport a.

Il ne servirait à rien d'avoir une cohésion très élevée, si, en mme temps, 1'effort de dé- moulage est lui-mme élevé parce qu'il pourrait arriver que malgré la bonne cohésion, on ne puisse pas démouler.

Pour que le démoulage soit facilité au maximum, il faut, comme cela a été constaté, que le rapport c soit le plus grand possible.

On peut déduire de cette comparaison des efforts de cohésion et de démoulage un résul- tat remarquable.

Envisageons en effet le cas particulier du démoulage du modèle représenté à la fig. 2 dans lequel est découpé un demi-cylindre de 50 mm de diamètre et de 50 mm de hauteur.

Le modèle est placé sur un marbre au milieu du châssis et le sable est serré autour jusqu'au niveau de la face supérieure du modèle ; on obtient ainsi un demi-cylindre de sable en relief sur la paroi du moule ; ce demi-cylindre est, d'une part, en contact avec le modèle et, d'autre part, il est relié à l'ensemble du moule par une section-passant par le plan AB B'A'.

Si par l'imagination nous isolons ce demicylindre de sable et que nous considérions les forces qui agissent sur lui lors du démoulage, nous voyons que nous avons, en raison de l'adhérence du demi-cylindre au modèle suivant la surface ACB B'C'A'A une force qui, lors du démoulage, va tendre à cisailler le demi-cylindre du restant du moule suivant le plan ABB'A'. Cette force engendre dans ce plan une contrainte de cisaillement qui ne doit pas dépasser la résistance du sable à ce cisaillement qui est fonction des forces de cohésion de sa masse.

La force due à l'adhérence du sable au modèle, pour ce demi-cylindre considéré, est dans ce cas particulier précisément égale à la moi tié de 1'effort de démoulage que nous avons mesuré sur l'éprouvette de 50 mm de diamètre.

La résistance au cisaillement suivant le plan
ABB'A'se déduit de 1'effort mesuré lors de la détermination de la cohésion.

Nous connaissons donc par ces mesures la force tendant à cisailler notre demi-cylindre et sa résistance au cisaillement.

Pour qu'il résiste à 1'effort de démoulage (1/2 de 1'effort mesuré sur l'éprouvette) il faut que celui-ci soit plus petit que la résistance au cisaillement égale à la cohésion, exprimée en grammes par cm2 multipliée par la section qui, dans le cas particulier, est de 25 cm2.

On peut ainsi définir un coefficient de sécurité de démoulage qui est donné par la relation
D 25 X cohésion (en g cm2)
1/2 effort de démoulage (en g)
C'est-à-dire qu'à un coefficient numérique près il est assimilable au rapport c.

Ce coefficient D a l'avantage d'exprimer d'une façon simple l'aptitude au démoulage d'une matière et permet de comparer les aptitudes au démoulage de plusieurs matières.

La fig. 3 montre la variation, en fonction de la teneur en humidité, du coefficient de sécurité de démoulage d'un matériau donné pour différents-serrages (S1 = 1 S3 = 3, S5 = 5 coups).

Elle exprime clairement ce qui : 1. La zone située en dessous de l'horizontale
(qui correspond au coefficient D = 1), est
la zone d'impossibilité de démoulage,
l'adhérence du sable au modèle engendrant
des contraintes supérieures à sa résistance
au cisaillement.

2. Le serrage intense diminue la sécurité du
démoulage et peut mme rendre celui-ci
impossible.

3. L'humidité du sable a une importance
énorme dans cette sécurité de démoulage : a) pour de très faibles humidités quel que soit
le degré de serrage, on est dans la zone
d'impossibilité de démoulage ; b.) la sécurité de démoulage va en augmentant
avec l'accroissement de l'humidité du sable ; c) la teneur idéale en eau à ce point de vue
est généralement supérieure à celle, corres
pondant au maximum de cohésion que
l'on avait tendance à considérer comme
idéale précédemment.

On voit en conclusion qu'il est possible, de cette manière, de choisir rationnellement le serrage du matériau et de fixer selon ce serrage le pourcentage d'humidité le plus indiqué.

Le problème est ainsi posé sous un jour permettant de donner au fondeur les éléments qui lui sont nécessaires pour résoudre ses problèmes journaliers du choix et de la préparation d'un bon sable de moulage.

REVENDICATIONS :
I. Procédé pour déterminer 1'effort de dé- moulage d'une masse de moulage, caractérisé en ce qu'on'introduit dans un tube une certaine quantité de ladite masse, en ce qu'on provoque le serrage de cette masse et en ce qu'on applique sur la section droite de l'éprouvette ainsi obtenue, une force croissante, l'effort de démoulage correspondant à la force pour laquelle se produit le début du glissement de l'éprouvette dans son tube.

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims

**ATTENTION** debut du champ CLMS peut contenir fin de DESC **. est, d'une part, en contact avec le modèle et, d'autre part, il est relié à l'ensemble du moule par une section-passant par le plan AB B'A'.

Si par l'imagination nous isolons ce demicylindre de sable et que nous considérions les forces qui agissent sur lui lors du démoulage, nous voyons que nous avons, en raison de l'adhérence du demi-cylindre au modèle suivant la surface ACB B'C'A'A une force qui, lors du démoulage, va tendre à cisailler le demi-cylindre du restant du moule suivant le plan ABB'A'. Cette force engendre dans ce plan une contrainte de cisaillement qui ne doit pas dépasser la résistance du sable à ce cisaillement qui est fonction des forces de cohésion de sa masse.

La force due à l'adhérence du sable au modèle, pour ce demi-cylindre considéré, est dans ce cas particulier précisément égale à la moi tié de 1'effort de démoulage que nous avons mesuré sur l'éprouvette de 50 mm de diamètre.

La résistance au cisaillement suivant le plan ABB'A'se déduit de 1'effort mesuré lors de la détermination de la cohésion.

Nous connaissons donc par ces mesures la force tendant à cisailler notre demi-cylindre et sa résistance au cisaillement.

Pour qu'il résiste à 1'effort de démoulage (1/2 de 1'effort mesuré sur l'éprouvette) il faut que celui-ci soit plus petit que la résistance au cisaillement égale à la cohésion, exprimée en grammes par cm2 multipliée par la section qui, dans le cas particulier, est de 25 cm2.

On peut ainsi définir un coefficient de sécurité de démoulage qui est donné par la relation D 25 X cohésion (en g cm2) 1/2 effort de démoulage (en g) C'est-à-dire qu'à un coefficient numérique près il est assimilable au rapport c.

Ce coefficient D a l'avantage d'exprimer d'une façon simple l'aptitude au démoulage d'une matière et permet de comparer les aptitudes au démoulage de plusieurs matières.

La fig. 3 montre la variation, en fonction de la teneur en humidité, du coefficient de sécurité de démoulage d'un matériau donné pour différents-serrages (S1 = 1 S3 = 3, S5 = 5 coups).

Elle exprime clairement ce qui : 1. La zone située en dessous de l'horizontale (qui correspond au coefficient D = 1), est la zone d'impossibilité de démoulage, l'adhérence du sable au modèle engendrant des contraintes supérieures à sa résistance au cisaillement.

2. Le serrage intense diminue la sécurité du démoulage et peut mme rendre celui-ci impossible.

3. L'humidité du sable a une importance énorme dans cette sécurité de démoulage : a) pour de très faibles humidités quel que soit le degré de serrage, on est dans la zone d'impossibilité de démoulage ; b.) la sécurité de démoulage va en augmentant avec l'accroissement de l'humidité du sable ; c) la teneur idéale en eau à ce point de vue est généralement supérieure à celle, corres pondant au maximum de cohésion que l'on avait tendance à considérer comme idéale précédemment.

On voit en conclusion qu'il est possible, de cette manière, de choisir rationnellement le serrage du matériau et de fixer selon ce serrage le pourcentage d'humidité le plus indiqué.

Le problème est ainsi posé sous un jour permettant de donner au fondeur les éléments qui lui sont nécessaires pour résoudre ses problèmes journaliers du choix et de la préparation d'un bon sable de moulage.

REVENDICATIONS : I. Procédé pour déterminer 1'effort de dé- moulage d'une masse de moulage, caractérisé en ce qu'on'introduit dans un tube une certaine quantité de ladite masse, en ce qu'on provoque le serrage de cette masse et en ce qu'on applique sur la section droite de l'éprouvette ainsi obtenue, une force croissante, l'effort de démoulage correspondant à la force pour laquelle se produit le début du glissement de l'éprouvette dans son tube.

II. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il comprend un tube ouvert à ses deux extrémités, un pilon de diamètre correspondant au diamètre intérieur du tube, monté à l'ex trémité d'une tige susceptible d'tre soumise à un effort croissant mesurable, et un support dans lequel ladite tige coulisse verticalement au-dessus d'un plateau horizontal sur lequel ledit tube est disposé de manière à permettre l'introduction du pilon dans le tube.