Machine pour la fonte sous pression, présentant des moyens permettant d'éviter les surpressions se produisant dans le moule lors de l'injection L'invention a pour objet une machine pour la fonte sous pression, présentant des moyens permettant d'éviter les surpressions se prodùi- sant dans le moule lors de l'injection: L'expression < machine pour la fonte sous pression , qui est utilisée dans cette descrip tion, comprend les machines dans lesquelles le dispositif d'injection est monté horizontalement ou verticalement et qui présentent une cham bre froide ou une chambre chaude.
Les ma chines du type à chambre chaude sont souvent dénommées machines à fonte injectée , mais elles présentent les mêmes particularités, tout au moins en ce qui concerne leur principe fon damental, qui est l'injection sous pression.
On sait que dans les machines pour la fonte sous pression, dans lesquelles une des moitiés du moule est mobile, on emploie, en général et de préférence, des dispositifs hydrauliques pour fournir les forces de fermeture du moule et d'injection de la matière. On peut constater que pour produire des pièces de fonderie aussi parfaites que possible, notamment en -ce qui concerne la qualité de leur surface, il est indis pensable que la durée de remplissage du moule soit minimum, ce qui entraine en général des hautes vitesses des masses en mouvement pen dant l'injection.
L'application de ces hautes vi tesses présente cependant nécessairement les in convénients suivants En faisant une distinction précise entre les différentes phases de l'opération d'injec tion, on peut déterminer qu'il se produit des forces de freinage excessivement élevées au début, au cours et surtout à la fin du remplis sage de la cavité du moule, dues à l'arrêt bru tal inévitable de toutes les masses qui sont en mouvement à ce moment.
Ces énergies de freinage et les surpressions brusques qui en résultent dans le dispositif hy draulique de commande et qui dépassent de beaucoup la pression statique de commande, exercent tout d'abord une action nuisible sur différentes parties de la machine et du dispositif hydraulique de commande et elles sont surtout nuisibles par leur action sur la masse fondue placée dans la cavité du moule, par laquelle les forces sont transmises à la partie mobile du moule, ce qui rend impossible une fermeture parfaite de ce dernier.
La compressibilité rela tivement faible de la masse en fusion et du fluide hydraulique de commande, d'une part, et la rigidité des différentes parties de la ma chine, d'autre part, qui est nécessaire à un fonc tionnement approprié de l'installation, rendent inévitables ces surpressions élevées et brutales, de sorte que les forces d'injection sont plus élevées que la force de fermeture de la machine.
Il en résulte que la partie mobile du moule tend à être déplacée dans le sens de son ou verture contre l'action de la force de ferme- ture. La matière encore liquide peut donc sortir et provoquer des bavures aux surfaces de jonc tion du moule, ou même produire des projec tions de matière en fusion hors du moule. Les bavures provenant de l'ouverture du moule à la fin de l'injection nécessitent un travail sup plémentaire d'ébarbage de la pièce et rendent impossible le respect de prescription de tolé rances étroites.
En outre, ces bavures adhèrent souvent si fortement aux surfaces de jonction du moule qu'elles doivent être enlevées pour permettre une fermeture correcte de celui-ci. Les projections de matière en fusion présentent en partie les mêmes inconvénients que les ba vures, et elles constituent, en outre, un dan ger pour les ouvriers. Il en résulte un pourcen tage relativement élevé de pièces défectueuses.
L'invention a pour objet une machine qui comprend au moins un dispositif amortisseur destiné à absorber, vers la fin du remplissage du moule, au moins une partie de l'énergie cinétique des masses qui sont en mouvement au cours de l'injection et qui sont destinées à agir sur le métal en fusion pour l'injecter dans le moule. Le dessin annexé représente, schématique ment et à titre d'exemple, une forme d'exécu tion et des variantes de la machine pour la fonte sous pression faisant l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue partielle en coupe de la machine, en position de remplissage de la douille d'injection. La fig. 2 est une vue analogue montrant la position de la machine à la fin de l'injection du métal dans le moule. Les fig. 3 à 6 se rapportent à des variantes d'exécution de parties de la machine.
Dans le dessin, 1 indique la partie du bâti de la machine portant un moule formé de deux parties 2 et 3, ainsi qu'une douille d'injection 4. La partie fixe 2 du moule est placée contre le bâti 1 et présente un canal 5 prolongeant la douille d'injection 4. La partie mobile 3 du moule est serrée sur la partie 2 par des organes de serrage 6. Le métal en fusion pénètre dans une cavité 7 du moule par une embouchure 8.
Un cylindre 10 est fixé au bâti 1 par des goujons 9. Ce cylindre 10 est relié par une conduite 11 à une vanne à trois voies 12 per mettant de le mettre en communication soit avec une conduite 21 d'amenée d'un liquide sous pression, soit avec une conduite d'échap pement 14. La conduite 21 d'amenée du liquide sous pression communique avec un accumula teur d'énergie 13.
Dans le cylindre 10 est disposé un piston 15 de commande d'un piston d'injection 16 coulissant dans la douille d'injection 4. Ce pis ton 15 est solidaire d'une tige 17 traversant le fond du cylindre 10 et reliée à une traverse 18 portant deux tiges de pistons 19 coulissant dans des cylindres 20 dont les axes sont paral lèles à celui du cylindre 10. Les cylindres 20 sont reliés dans leur fond à la conduite 21 de fluide sous pression et sont destinés à provo quer le mouvement de retour du piston 15 au fond du cylindre 10 après chaque course de travail.
Le piston 15 est creux, et l'extrémité ou verte de son évidement 22 est fermée par un écrou 23 qui sert de butée pour une pièce 24 portant un ressort 25. L'écrou 23 présente une ouverture centrale traversée par une tige 26 reliée à l'une de ses extrémités au piston 16 et vissée à l'autre extrémité dans la pièce 24. Le fonctionnement de la machine est le sui vant .
Après avoir versé du métal en fusion 27 dans la douille 4, on ouvre la vanne 12 de manière à amener le fluide sous pression dans le cylindre 10. La pression hydraulique régnant dans ce dernier n'atteint que la valeur qui est nécessaire pour vaincre la pression hydrau lique s'exerçant sur les pistons 19 et toutes les forces s'opposant à l'avancement du piston d'injection ces forces comprenant principale ment les forces d'inertie et dé frottement. Quand le métal arrive dans l'embouchure 8 du moule la résistance offerte au passage du mé- tal augmente de sorte que la pression
hydrau lique dans le cylindre de commande 10 aug mente aussi, mais reste cependant bien infé rieure à la pression quasi statique régnant dans l'accumulateur 13, en raison de la perte de charge se produisant entre ledit accumulateur et le cylindre 10. En effet, la vitesse du liquide dans la conduite 11 est élevée et atteint en général une valeur de 30 mètres à la seconde environ. La pression agissant sur le piston de commande 15 est donc égale à la pression statique régnant dans l'accumulateur 13 dimi nuée des pertes de charge se produisant dans les conduites.
On peut ainsi connaître la force exercée sur le piston d'injection 16 pendant l'introduction du métal dans le moule, et le ressort 25 est comprimé par butée de la pièce 24 contre l'écrou 23 de façon à juste équili brer cette force lorsque la pièce 24 est placée dans la position représentée à la fig. 1.
A la fin du remplissage de la cavité du moule, la pression dans le cylindre de com mande augmente jusqu'à la valeur statique de la pression dans l'accumulateur 13, et en même temps le ressort 25 est comprimé jus qu'à ce qu'il équilibre cette pression statique. Ce résultat est obtenu un peu avant que l'extré mité de la tige de la pièce 24 entre en contact avec le fond du piston 15, comme le montre la fig. 2. Pendant sa compression, le ressort 25 absorbe un travail égal au produit de la diffé- rence existant entre la poussée statique et la poussée d'injection, par la longueur sur laquelle il est comprimé.
Ce travail est équivalent à l'énergie cinétique du fluide en mouvement, énergie qui donnerait lieu à un coup de bélier si elle n'était pas absorbée par ledit ressort. En outre, ce ressort absorbe encore l'énergie ci nétique due au mouvement du piston 15 et des masses des organes 17, 18, 19 qui en sont soli daires. La valeur maximum de la pression peut même dépasser la pression statique dans le cas de vitesse d'injection élevée et selon la masse des pièces mobiles 15, 17, 18, 19.
Tou tefois, cette valeur maximum n'atteint jamais une valeur aussi élevée que lorsqu'il n'est pas prévu de dispositif amortisseur. Pour retirer le piston 16 en arrière, il suf fit d'inverser la position de la vanne 12 pour permettre au liquide contenu dans le cylindre 10 de s'écouler par la conduite 14. Dans cette position de la vanne 12, le liquidé sous pres sion, amené par la conduite 21, pénètre alors dans les cylindres 20 et repousse les pistons 19. Au moment de l'ouverture de la vanne 12, le ressort 25 se détend de façon à reprendre la position indiquée à la fig. 1.
La fig. 3 montre une variante selon la quelle le dispositif amortisseur est constitué par un piston libre 28 qui est maintenu dans sa position de repos par un ressort 25 qui est sous une tension déterminée, comme indiqué ci-dessus. Le piston 28 se déplace d'ans. un cy lindre 29 qui est relié au cylindre 10 par une conduite 30. Les extrémités du cylindre 29 sont fermées par des bouchons 31 et 32, le bouchon 31 présentant une saillie 33 consti tuant une butée qui définit la position de repos du piston 2:8. Le bouchon 32 peut être vissé dans le cylindre 29 sur une distance suffisante pour permettre de régler la tension dû ressort pour la position de repos du piston libre 28.
Dans cette forme d'exécution, le piston de commande est constitué par un piston différen tiel constitué par une partie cylindrique 34 cou lissant dans le cylindre 10 et reliée à un corps 34a cylindrique, de plus petit diamètre. Ce corps 34a coulisse. dans un alésage 37 de fer meture du cylindre 10 et est relié par la tige 26 au piston d'injection 16.
On voit que le piston 34 présente deux surfaces de travail opposées de sections différentes. Pour l'injection, on en voie le fluide sous pression par la conduite 11 comme dans la forme d'exécution précédente,
tandis que le retour du piston est obtenu par l'action du liquide sous pression constante ve nant par la conduite 21 dans une chambre 35 et agissant sur la surface annulaire que pré sente la partie 34 du côté du corps 34a. Le piston 34 présente une butée 36 des tinée à coopérer avec l'écrou 37 de fermeture du cylindre 10 disposé de façon à -limiter le mouvement possible du piston 34 jusqu'à une position dans laquelle ce dernier n'obture pas l'orifice d'amenée de liquide dans la chambre 35.
On voit que dans cette forme d'exécution, la masse des corps se déplaçant en même temps que le piston 34 est beaucoup plus faible que dans la forme d'exécution précédente.
Le fonctionnement de ce dispositif amortis seur est identique à celui de la forme d'exécu tion précédente, mais seule l'énergie cinétique du fluide hydraulique est amortie, un léger choc subsistant du fait de l'énergie cinétique du piston de commande 34. Cependant, cette dernière pièce peut être relativement légère, de sorte que le choc résultant est moins important que dans le cas d'une machine présentant un piston de commande selon les -fig. 1 et 2. En plus, la forme d'exécution représentée à la fig. 3 est avantageuse, car le dispositif amortisseur peut être facilement ajouté sur des machines existantes.
Il est cependant bien entendu que dans cette forme d'exécution, le piston de com mande pourrait être du même genre que celui représenté à la fig. 1.
La fig: 4 représente une variante d'un dis positif amortisseur susceptible d'être utilisé dans la forme d'exécution selon la fig. 3. La con duite 30 aboutit dans un cylindre 44 dont une extrémité inférieure est fermée par un couver cle 45 fixé par des vis 46. Le cylindre 44 con tient un piston libre 47, solidaire d'une tige 48 traversant un alésage du couvercle 45, cet alé sage étant garni d'une garniture d'étanchéité (non- représentée). La tige 48 présente une partie 49 de plus grand diamètre, qui est des tinée à buter contre 1e couvercle 45 pour déter miner la position de repos du piston libre 47. La partie supérieure du cylindre 44 communi que avec une conduite 40 'dont l'extrémité est munie d'une vanne -41.
Un manomètre 42 per met de mesurer la pression régnant dans le cy- lindre 44 et un certain volume de liquide 43 est prévu au-dessus du piston 47 pour assurer plus facilement une bonne étanchéité entre ce dernier et le cylindre 44. Avant la mise en marche de la machine, on envoie de l'air comprimé dans la partie su périeure du cylindre 44 jusqu'à ce qu'on ob tienne la pression voulue. Cette pression devrait être approximative ment égale à la pression statique de l'accumu lateur 13 diminuée de la perte de charge du li quide dans la conduite 11 et la vanne 12. Lorsque cette pression est atteinte, on ferme la vanne 41, et la machine peut être mise en marche.
Le fonctionnement de ce dispositif amor tisseur est analogue à celui selon la fig. 3. Au moment où le moule est rempli, le fluide circu lant à grande vitesse dans la conduite 11 n'est pas bloqué brusquement, mais change de par cours et pénètre dans le cylindre 44 par la con duite 30 en déplaçant le piston 47 contre le coussin d'air contenu dans ledit cylindre 44. Le piston 47 sert d'intermédiaire pour transmet tre l'énergie cinétique du fluide arrivant par la conduite 30 au coussin d'air et il empêche que l'air contenu dans le cylindre 44 puisse se dé tendre complètement lorsque la pression est supprimée dans la conduite 30 au moment où la conduite 11 est mise à l'échappement par la vanne 12.
La partie de la tige 48 qui sort de ce dernier permet de vérifier que le piston 47 ne se déplace pas au début de la course d'in jection, mais seulement vers la fin de celle-ci. Il est évident que la longueur de la conduite 30 et la masse du piston libre doivent être aussi faibles que possible dans les formes d'exécu tion selon les fig. 3 et 4.
Enfin, il n'est pas indispensable que l'élé ment élastiquiformé soit par le ressort 25, soit par le coussin d'air dans le cylindre 44, se trouve déjà sous tension avant le début de la course d'injection du piston 16, mais si ledit élément élastique est à l'état détendu au début de l'injection, il en résulte une diminution de la vitesse de cette dernière pendant la mise sous tension dudit élément, diminution qui, d'ans certains cas, peut nuire à -la qualité de la pièce obtenue.
Il est aussi possible d'absorber pratique ment toutes les composantes de l'énergie ci nétique des masses dont le mouvement est blo qué en fin d'injection, ce qui assure un fonc tionnement très doux de la machine et évite l'usure rapide des pièces. La durée de vie de la machine, et en particulier celle du moule, de la douille 4 et du piston d'injection 16, est, de ce fait considérablement augmentée. En outre, le fonctionnement de certaines parties de la ma chine est beaucoup facilité, notamment en ce qui concerne les extracteurs, les glissières et les noyaux.
Dans les machines connues, ne pré sentant pas d'amortisseur de choc comme dé crit ci-dessus, ces extracteurs, et surtout les glissières et noyaux peuvent coincer très sou vent par suite des bavures de métal pénétrant entre eux et leur logement. Par contre, en ab sorbant une grande partie de l'énergie cinéti que qui sans cela donnerait naissance à des chocs, les défauts de fonctionnement par suite de coinçage disparaissent.
La fig. 5 représente une partie d'une ma chine dans laquelle l'énergie cinétique est ab sorbée au maximum. Cette figure représente le moule 2, 3, la douille 4 et le piston 16 d'in jection d'une machine dont le reste est iden tique à celle représentée aux fig. 1 et 2. Dans ce cas, le piston d'injection 16 est monté de manière à pouvoir coulisser à l'extrémité de la tige 26. Ce piston 16 est creux et dans son 6vi- dement est placé un ressort à boudin 50 pre nant appui, d'une part, contre la face avant du piston et, d'autre part, contre un épaulement 51 de la tige 26.
La partie arrière du piston 16 présente un bouchon fileté 52 formant butée pour l'épaulement 51. A la fin du remplissage du moule, le ressort 50 est comprimé et peut emmagasiner l'énergie cinétique de la tige 26 et des masses qui y sont rattachées.
De ce fait l'énergie cinétique de toutes les masses en mouvement de la machine est absor bée à l'exception de celle provenant de l'éner gie cinétique du piston 16 lui-même et du mé tal en fusion 27. Pour absorber cette dernière composante d'énergie cinétique, la partie 3 du moule présente un logement dans lequel peut coulisser une tige 53 formant piston.. Cette tige présente un épaulement annulaire 54 con tre lequel prend appui un ressort 55 logé-dans un cylindre 56 fixé à la partie 3 du moule. La tension du ressort 55 peut être réglée en vis sant plus ou moins profond un bouchon 57 pla- cé à l'extrémité du cylindre 56.
A la fin du remplissage du moule, le métal pénètre dans un canal 58 ménagé à la partie supérieure de la cavité du moule et repousse la tige 53 contre l'action du ressort 55 qui est dimentionné de manière à absorber l'énergie cinétique du mé tal 27 et du piston d'injection 16. La pression exercée par la tige 53 sur le métal fondu, lorsque la compression du ressort 55 est ter minée, doit être approximativement égale à la pression statique exercée sur le métal par le dispositif d'injection.
Il est bien entendu que ces modifications pourraient aussi être apportées aux autres ma chines décrites, par exemple à celle représentée à la fig. 3. Dans ce cas, le ressort 50, logé dans le piston d'injection 16, devrait être plus fort, de façon à pouvoir absorber non seulement l'énergie cinétique de la tige 26, mais encore celle du piston de commande 34.
Il est égale ment évident que les ressorts peuvent être rem placés par d'autres éléments élastiques et qu'en particulier, le ressort 55 pourrait être remplacé par un coussin d'air comprimé, la liaison entre ce coussin et la tige 53 pouvant être réalisée par l'intermédiaire d'un fluide hy draulique.
L'efficacité de l'absorption de l'énergie ci nétique peut encore être augmentée lorsqu'on limite la pression agissant sur la matière con tenue dans le moule pour qu'elle reste infé rieure à la pression statique de la machine, au moins jusqu'à ce que la matière injectée se soit partiellement solidifiée. La fig. 6 représente une partie d'une ma chine du genre de celle représentée à la fig. 3, qui a été modifiée pour permettre d'obtenir la condition de fonctionnement susmentionnée.
Dans cette machine, la chambre du cylin dre 35, dans laquelle arrive le liquide chassant le piston de commande 34, est mise en com munication avec un réservoir 59 contenant un coussin d'air comprimé. La liaison entre ce ré servoir 59 et la chambre 'précitée du cylindre 35 est réalisée par une conduite 60 de grande section et présentant une vanne de réglage 6,1 et une soupape de retenue 62. Le réservoir 59 présente à sa partie Wérieure'uhe- conduite<B>'63</B> munie d'un manomètre 64 et reliée par une vanne 65 à une conduite 66 d'amenée d'air sous pression.
Une dérivation 67 de section plus pe tite que la conduite 60 comprend une soupape ,à ouverture automatique 68 qui permet au fluide hydraulique contenu dans le réservoir 59 de s'échapper de ce dernier dans certaines conditions qui seront indiquées plus loin. Avant la mise en marche de la machine, .on ajuste la pression d'air- régnant dans le réser voir 59 à l'aide de la vanne 165 et en la con- trô1ânt-au-moyen du manomètre 64 pour qu'elle soit égale, ou même légèrement inférieure, à la pression régnant dans le cylindre 35 pen dant la phase d'injection.
Lorsque le moule est rempli, le liquide hydraulique circulant à gran de vitesse dans la conduite 11 n'est pas bloqué brusquement, mais change de \parcours pour pénétrer dans le réservoir 59 par la conduite 60. Au cas où la pression à l'intérieur du ré servoir 59 est inférieure à celle régnant dans le cylindre 35 pendant l'injection, une certaine partie du liquide s'écoule déjà pendant cette in jection dans le réservoir 59, de sorte que l'or gane obturateur de la soupape de retenue 62 est déjà soulevé de son siège.
Par conséquent, lors' de l'arrêt brutal du piston de commande 34 à la fin du remplissage du moule, le liquide circulant à grande vitesse n'a pas à surmonter l'inertie de l'obturateur de la soupape 62 et de la masse du fluide hydraulique pour pénétrer dans le réservoir 59. Les dimensions dé ce dernier sont suffisantes pour qu'il s'écoule un temps relativement long jusqu'à ce que la pression de son coussin, d'air comprimé attei gne la valeur statique de la pression du liquide fourni par la conduite 21.
Avant que cet équi libre s'établisse, la pièce injectée a déjà subi une solidification au moins partielle, de sorte que dans ce cas, la force de fermeture du moule peut être inférieure à celle nécessaire pour équilibrer la pression statique.
La vanne 61 permet de modifier l'efficacité du dispositif amortisseur en ce qui concerne la durée de son action et sa capacité d7amor- tissëment. En effet, en provoquant un étrangle- ment de la conduite 60 du moyen de la'vanne 61, on provoque une augmentation brusque de la pression régnant dans le cylindre 35 au mo ment du remplissage complet du moule, cette augmentation pouvant cependant être mainte nue à une valeur inférieure à celle de la pres sion statique. Du fait de cet étranglement, le remplissage du réservoir 59 est plus long, de sorte qu'il s'écoule davantage de temps jusqu'à ce que la pression atteigne sa valeur statique.
Ainsi, on peut modifier la durée de l'amortisse ment par une simple man#uvre de la vanne 61, pour permettre de tenir compte des différentes durées nécessaires à la solidification des pièces, cette durée variant en fonction du volume et de la forme de ces pièces. Quand le cycle d'opéra tions de la. machine est terminé, c'est-à-dire au moment du changement de position de la vanne 12, la pression plus élevée dans le ré servoir 59 provoque l'ouverture de la soupape 68 .en même temps que la fermeture de la vanne de retenue 62. Le liquide contenu dans le réservoir 59 peut donc s'écouler par les con duites 67, 11 et 14.
La soupape 68 est réglée de manière à se refermer automatiquement lorsque la pression dans le réservoir 59 s'est abaissée jusqu'à une certaine valeur.
Après la fermeture de la soupape 68, la machine est donc prête à recommencer un nou veau cycle d'opérations d'injection.
Machine for pressure melting, having means making it possible to avoid overpressures occurring in the mold during injection The object of the invention is a machine for pressure casting, having means making it possible to avoid overpressures occurring in the mold. producing in the mold during injection: The expression <pressure casting machine, which is used in this description, includes machines in which the injection device is mounted horizontally or vertically and which have a cold room or warm room.
Machines of the hot chamber type are often called injection molding machines, but they have the same peculiarities, at least with regard to their basic principle, which is injection under pressure.
It is known that in machines for pressure casting, in which one of the mold halves is movable, hydraulic devices are generally and preferably employed to provide the forces for closing the mold and for injecting the material. It can be seen that in order to produce castings that are as perfect as possible, in particular with regard to the quality of their surface, it is essential that the filling time of the mold be minimum, which generally leads to high speeds of the molds. masses moving during injection.
However, the application of these high speeds necessarily presents the following disadvantages.By making a precise distinction between the different phases of the injection operation, it can be determined that excessively high braking forces occur at the start, during and especially at the end of the wise filling of the mold cavity, due to the inevitable sudden stop of all the masses which are in motion at this moment.
These braking energies and the resulting sudden overpressures in the hydraulic control device, which greatly exceed the static control pressure, first of all exert a detrimental effect on various parts of the machine and the hydraulic control device and they are above all harmful by their action on the molten mass placed in the mold cavity, by which the forces are transmitted to the mobile part of the mold, which makes perfect closure of the latter impossible.
The relatively low compressibility of the molten mass and the hydraulic control fluid, on the one hand, and the rigidity of the various parts of the machine, on the other hand, which is necessary for proper operation of the installation , make these high and sudden overpressures inevitable, so that the injection forces are greater than the closing force of the machine.
As a result, the movable part of the mold tends to be moved in the direction of its opening against the action of the closing force. The material that is still liquid can therefore come out and cause burrs at the junction surfaces of the mold, or even produce projections of molten material out of the mold. The burrs coming from the opening of the mold at the end of the injection require an additional work of deburring of the part and make it impossible to respect the prescription of narrow tolerances.
Further, these burrs often adhere so strongly to the mold junction surfaces that they must be removed to allow proper closure of the mold. The projections of molten material present in part the same drawbacks as the openings, and they constitute, moreover, a danger for the workers. This results in a relatively high percentage of defective parts.
The object of the invention is a machine which comprises at least one damping device intended to absorb, towards the end of filling the mold, at least part of the kinetic energy of the masses which are in motion during the injection and which are intended to act on the molten metal to inject it into the mold. The accompanying drawing shows, schematically and by way of example, an embodiment and variants of the machine for pressure casting which is the subject of the invention.
Fig. 1 is a partial sectional view of the machine, in the position for filling the injection sleeve. Fig. 2 is a similar view showing the position of the machine at the end of the injection of the metal into the mold. Figs. 3 to 6 relate to variant embodiments of parts of the machine.
In the drawing, 1 indicates the part of the frame of the machine carrying a mold formed of two parts 2 and 3, as well as an injection sleeve 4. The fixed part 2 of the mold is placed against the frame 1 and has a channel 5 extending the injection sleeve 4. The movable part 3 of the mold is clamped on the part 2 by clamping members 6. The molten metal enters a cavity 7 of the mold through a mouth 8.
A cylinder 10 is fixed to the frame 1 by studs 9. This cylinder 10 is connected by a pipe 11 to a three-way valve 12 making it possible to put it in communication with either a pipe 21 for supplying a pressurized liquid. , or with an exhaust pipe 14. The pipe 21 for supplying the pressurized liquid communicates with an energy accumulator 13.
In the cylinder 10 is disposed a piston 15 for controlling an injection piston 16 sliding in the injection sleeve 4. This pis ton 15 is integral with a rod 17 passing through the bottom of the cylinder 10 and connected to a cross member. 18 carrying two piston rods 19 sliding in cylinders 20 whose axes are parallel to that of cylinder 10. The cylinders 20 are connected at their bottom to the pressurized fluid line 21 and are intended to cause the return movement piston 15 to the bottom of cylinder 10 after each working stroke.
The piston 15 is hollow, and the end or green of its recess 22 is closed by a nut 23 which serves as a stop for a part 24 carrying a spring 25. The nut 23 has a central opening through which a rod 26 connected to it. one of its ends to the piston 16 and screwed at the other end into the part 24. The operation of the machine is as follows.
After pouring the molten metal 27 into the sleeve 4, the valve 12 is opened so as to bring the pressurized fluid into the cylinder 10. The hydraulic pressure prevailing in the latter only reaches the value which is necessary to overcome the pressure. hydraulic pressure exerted on the pistons 19 and all the forces opposing the advance of the injection piston, these forces mainly comprising the forces of inertia and friction. When the metal arrives in the mouth 8 of the mold the resistance offered to the passage of the metal increases so that the pressure
hydraulic in the control cylinder 10 also increases, but remains however much lower than the quasi-static pressure prevailing in the accumulator 13, due to the pressure drop occurring between said accumulator and cylinder 10. Indeed, the speed of the liquid in line 11 is high and generally reaches a value of about 30 meters per second. The pressure acting on the control piston 15 is therefore equal to the static pressure prevailing in the accumulator 13, with less pressure losses occurring in the pipes.
It is thus possible to know the force exerted on the injection piston 16 during the introduction of the metal into the mold, and the spring 25 is compressed by abutting the part 24 against the nut 23 so as to just balance this force when the part 24 is placed in the position shown in FIG. 1.
At the end of the filling of the mold cavity, the pressure in the control cylinder increases to the static value of the pressure in the accumulator 13, and at the same time the spring 25 is compressed until it stops. 'it balances this static pressure. This result is obtained a little before the end of the rod of the part 24 comes into contact with the bottom of the piston 15, as shown in FIG. 2. During compression, spring 25 absorbs work equal to the product of the difference between static thrust and injection thrust, times the length over which it is compressed.
This work is equivalent to the kinetic energy of the moving fluid, energy which would give rise to a water hammer if it were not absorbed by said spring. In addition, this spring still absorbs the kinetic energy due to the movement of the piston 15 and the masses of the members 17, 18, 19 which are integral with it. The maximum value of the pressure can even exceed the static pressure in the case of high injection speed and depending on the mass of the moving parts 15, 17, 18, 19.
However, this maximum value never reaches such a high value as when a damping device is not provided. To withdraw the piston 16 back, it suffices to reverse the position of the valve 12 to allow the liquid contained in the cylinder 10 to flow through the line 14. In this position of the valve 12, the liquid under pressure Zion, brought through the pipe 21, then enters the cylinders 20 and pushes the pistons 19. When the valve 12 opens, the spring 25 relaxes so as to return to the position indicated in FIG. 1.
Fig. 3 shows a variant according to which the damping device is constituted by a free piston 28 which is held in its rest position by a spring 25 which is under a determined tension, as indicated above. The piston 28 moves years. a cylinder 29 which is connected to the cylinder 10 by a pipe 30. The ends of the cylinder 29 are closed by plugs 31 and 32, the plug 31 having a projection 33 constituting a stop which defines the rest position of the piston 2: 8. The stopper 32 can be screwed into the cylinder 29 for a sufficient distance to allow adjustment of the spring tension for the rest position of the free piston 28.
In this embodiment, the control piston is constituted by a differential piston constituted by a cylindrical part 34 sliding in the cylinder 10 and connected to a cylindrical body 34a, of smaller diameter. This body 34a slides. in a bore 37 of the cylinder 10 and is connected by the rod 26 to the injection piston 16.
It can be seen that the piston 34 has two opposite working surfaces of different sections. For injection, the pressurized fluid is channeled through line 11 as in the previous embodiment,
while the return of the piston is obtained by the action of the liquid under constant pressure coming through line 21 into a chamber 35 and acting on the annular surface presented by part 34 on the side of body 34a. The piston 34 has a stop 36 of the tinée to cooperate with the locking nut 37 of the cylinder 10 arranged so as to -limit the possible movement of the piston 34 to a position in which the latter does not block the orifice d supply of liquid into chamber 35.
It can be seen that in this embodiment, the mass of the bodies moving at the same time as the piston 34 is much lower than in the previous embodiment.
The operation of this damping device is identical to that of the previous embodiment, but only the kinetic energy of the hydraulic fluid is damped, a slight shock remaining due to the kinetic energy of the control piston 34. However , the latter part can be relatively light, so that the resulting shock is less important than in the case of a machine having a control piston according to -fig. 1 and 2. In addition, the embodiment shown in FIG. 3 is advantageous, because the damping device can be easily added to existing machines.
It is, however, understood that in this embodiment, the control piston could be of the same type as that shown in FIG. 1.
FIG: 4 represents a variant of a positive damping device capable of being used in the embodiment according to FIG. 3. The duct 30 ends in a cylinder 44, a lower end of which is closed by a cover 45 fixed by screws 46. The cylinder 44 contains a free piston 47, integral with a rod 48 passing through a bore of the cover 45. , this hazard being lined with a seal (not shown). The rod 48 has a portion 49 of larger diameter, which is tinée to abut against the cover 45 to determine the rest position of the free piston 47. The upper part of the cylinder 44 communicates with a pipe 40 'of which the end is provided with a valve -41.
A manometer 42 makes it possible to measure the pressure prevailing in the cylinder 44 and a certain volume of liquid 43 is provided above the piston 47 to more easily ensure a good seal between the latter and the cylinder 44. Before putting into operation. operation of the machine, compressed air is sent to the upper part of cylinder 44 until the desired pressure is obtained. This pressure should be approximately equal to the static pressure of the accumulator 13 minus the pressure drop of the liquid in the line 11 and the valve 12. When this pressure is reached, the valve 41 is closed, and the machine can be switched on.
The operation of this damper device is similar to that according to FIG. 3. When the mold is filled, the fluid circulating at high speed in the line 11 is not suddenly blocked, but changes course and enters the cylinder 44 through the line 30, moving the piston 47 against it. the air cushion contained in said cylinder 44. The piston 47 serves as an intermediary for transmitting the kinetic energy of the fluid arriving through the pipe 30 to the air cushion and it prevents the air contained in the cylinder 44 from being able to relieve completely when the pressure is removed in line 30 at the time when line 11 is exhausted through valve 12.
The part of the rod 48 which comes out of the latter makes it possible to verify that the piston 47 does not move at the start of the injection stroke, but only towards the end of the latter. It is obvious that the length of the pipe 30 and the mass of the free piston should be as low as possible in the embodiments according to FIGS. 3 and 4.
Finally, it is not essential that the elasticized element either by the spring 25, or by the air cushion in the cylinder 44, is already under tension before the start of the injection stroke of the piston 16, but if said elastic element is in the relaxed state at the start of the injection, this results in a decrease in the speed of the latter during the tensioning of said element, a decrease which, in certain cases, can be detrimental to - the quality of the part obtained.
It is also possible to absorb practically all the components of the kinetic energy of the masses whose movement is blocked at the end of the injection, which ensures very smooth operation of the machine and prevents rapid wear of the masses. rooms. The service life of the machine, and in particular that of the mold, of the bush 4 and of the injection piston 16, is therefore considerably increased. In addition, the operation of some parts of the machine is made much easier, especially with regard to the extractors, slides and cores.
In known machines, not having a shock absorber as described above, these extractors, and especially the slides and cores, can very often get stuck as a result of metal burrs penetrating between them and their housing. On the other hand, by absorbing a large part of the kinetic energy which would otherwise give rise to shocks, the malfunctions due to jamming disappear.
Fig. 5 represents a part of a machine in which the kinetic energy is absorbed to the maximum. This figure shows the mold 2, 3, the sleeve 4 and the injection piston 16 of a machine, the remainder of which is identical to that shown in FIGS. 1 and 2. In this case, the injection piston 16 is mounted so as to be able to slide at the end of the rod 26. This piston 16 is hollow and in its opening is placed a coil spring 50 taking up bearing, on the one hand, against the front face of the piston and, on the other hand, against a shoulder 51 of the rod 26.
The rear part of the piston 16 has a threaded stopper 52 forming a stop for the shoulder 51. At the end of the filling of the mold, the spring 50 is compressed and can store the kinetic energy of the rod 26 and of the masses which are attached to it. .
As a result, the kinetic energy of all the moving masses of the machine is absorbed with the exception of that coming from the kinetic energy of the piston 16 itself and the molten metal 27. To absorb the latter component of kinetic energy, part 3 of the mold has a housing in which a rod 53 forming a piston can slide. This rod has an annular shoulder 54 against which rests a spring 55 housed in a cylinder 56 fixed to the part. 3 of the mold. The tension of the spring 55 can be adjusted by screwing more or less deep a plug 57 placed at the end of the cylinder 56.
At the end of the filling of the mold, the metal enters a channel 58 formed at the upper part of the mold cavity and pushes the rod 53 against the action of the spring 55 which is dimensioned so as to absorb the kinetic energy of the metal. tal 27 and the injection piston 16. The pressure exerted by the rod 53 on the molten metal, when the compression of the spring 55 is terminated, must be approximately equal to the static pressure exerted on the metal by the injection device. .
It is understood that these modifications could also be made to the other machines described, for example to the one shown in FIG. 3. In this case, the spring 50, housed in the injection piston 16, should be stronger, so as to be able to absorb not only the kinetic energy of the rod 26, but also that of the control piston 34.
It is also obvious that the springs can be replaced by other elastic elements and that in particular, the spring 55 could be replaced by a compressed air cushion, the connection between this cushion and the rod 53 being able to be achieved. by means of a hydraulic fluid.
The efficiency of the absorption of the kinetic energy can be further increased by limiting the pressure acting on the material held in the mold so that it remains below the static pressure of the machine, at least until 'that the injected material has partially solidified. Fig. 6 shows a part of a machine of the type shown in FIG. 3, which has been modified to achieve the above operating condition.
In this machine, the chamber of the cylinder 35, in which the liquid arrives driving the control piston 34, is put into communication with a reservoir 59 containing a cushion of compressed air. The connection between this tank 59 and the aforementioned chamber 'of the cylinder 35 is made by a pipe 60 of large cross section and having an adjustment valve 6.1 and a check valve 62. The reservoir 59 has at its Wérieure'uhe part - pipe <B> '63 </B> provided with a pressure gauge 64 and connected by a valve 65 to a pipe 66 for supplying pressurized air.
A bypass 67 of smaller section than the pipe 60 comprises a self-opening valve 68 which allows the hydraulic fluid contained in the reservoir 59 to escape from the latter under certain conditions which will be indicated below. Before starting the machine, adjust the air pressure in the tank see 59 using the valve 165 and controlling it using the manometer 64 so that it is equal to, or even slightly lower, the pressure prevailing in cylinder 35 during the injection phase.
When the mold is filled, the hydraulic fluid flowing at high speed in the line 11 is not suddenly blocked, but changes its path to enter the tank 59 through the line 60. In the event that the pressure inside of the reservoir 59 is less than that prevailing in the cylinder 35 during the injection, a certain part of the liquid already flows during this injection into the reservoir 59, so that the shutter of the check valve 62 is already lifted from his seat.
Consequently, when the control piston 34 is suddenly stopped at the end of the filling of the mold, the liquid circulating at high speed does not have to overcome the inertia of the shutter of the valve 62 and of the mass. hydraulic fluid to enter the reservoir 59. The dimensions of the latter are sufficient for a relatively long time to elapse until the pressure of its cushion of compressed air reaches the static value of the pressure of the liquid supplied by the pipe 21.
Before this free equi is established, the injected part has already undergone at least partial solidification, so that in this case, the closing force of the mold may be less than that necessary to balance the static pressure.
The valve 61 makes it possible to modify the efficiency of the damping device as regards the duration of its action and its damping capacity. Indeed, by causing a throttling of the pipe 60 of the valve 61, there is a sudden increase in the pressure prevailing in the cylinder 35 at the time of the complete filling of the mold, this increase can however be maintained. at a value lower than that of the static pressure. Because of this constriction, the filling of the reservoir 59 is longer, so that more time passes until the pressure reaches its static value.
Thus, the duration of the damping can be modified by a simple operation of the valve 61, to make it possible to take into account the different times required for the solidification of the parts, this duration varying according to the volume and the shape of the these parts. When the cycle of operations of the. machine is finished, that is to say at the time of the change of position of the valve 12, the higher pressure in the tank 59 causes the opening of the valve 68 at the same time as the closing of the control valve. retention 62. The liquid contained in the reservoir 59 can therefore flow through the conduits 67, 11 and 14.
The valve 68 is set so as to close automatically when the pressure in the reservoir 59 has dropped to a certain value.
After closing the valve 68, the machine is therefore ready to start a new cycle of injection operations.