EP0077247A1 - Method and apparatus for the production of metal articles by casting in sand or the like - Google Patents

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EP0077247A1
EP0077247A1 EP82401791A EP82401791A EP0077247A1 EP 0077247 A1 EP0077247 A1 EP 0077247A1 EP 82401791 A EP82401791 A EP 82401791A EP 82401791 A EP82401791 A EP 82401791A EP 0077247 A1 EP0077247 A1 EP 0077247A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
metal parts
manufacturing metal
molding
forming walls
forming
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP82401791A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Charles Defrancq
Claude Godino
Daniel Goumy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Air Liquide SA
Publication of EP0077247A1 publication Critical patent/EP0077247A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/12—Treating moulds or cores, e.g. drying, hardening
    • B22C9/126—Hardening by freezing

Definitions

  • the present invention relates to the manufacture of metal parts by molding, of the type in which one develops, by using forming walls such as chassis and model, and from a molding material consisting of humidified particles, a structure rigid intended to serve either as a mold receiving the molten metal, or as cores intended to be placed in such a mold.
  • a structure rigid intended to serve either as a mold receiving the molten metal, or as cores intended to be placed in such a mold.
  • more or less moistened sand is used as particles, to which are added products capable of ensuring, during the molding operation, the rigidity of the shaped structure, these products generally being chemicals, such as desiccated silicate or resins.
  • the preparation of such composite structures is relatively complex, therefore costly, and moreover has drawbacks during unhooking which consists in reducing again into particles the rigid structure temporarily created for molding and which is recycled for a new operation.
  • the subject of the present invention is a manufacturing process which is simple and inexpensive to implement, which eliminates any pollution of the environment, which ensures an extremely simple stripping operation and which suppresses the regeneration of the particulate material after molding, while ensuring correct mechanical strength of the particle structure.
  • the invention is part of this observation, which is known per se, that the rigidity of a structure of humidified particles can be ensured by cooling to a temperature much lower than setting in ice using a refrigerant which can be, for for example, liquid nitrogen during vaporization or any other suitable fluid. It has been proposed to produce such molds by spraying the surface of the mold with a spray of liquid nitrogen or by passing the molds shaped into a frame inside a low temperature refrigeration tunnel.
  • the humidification of the molding material is carried out before its introduction between the forming walls where cooling is provided.
  • the molding material in the insufficiently humidified state is previously cooled before its introduction between the forming walls and humidification is ensured by a homogeneous distribution of water in the material during its transfer to said forming walls.
  • the cooling of the structure occurs first by solid conduction between the forming walls in the cooled state and the materials of the structure, then, if necessary, the temperature specified above is reached by adding a regularly distributed coolant. in the mass of said structure.
  • This last operation can be carried out by circulation of a transit coolant through said structure, advantageously by blowing a coolant but the regularly distributed coolant can also be made up of coolant particles, for example nitrogen at the state of mist or spray, or carbon dioxide snow, intimately mixed with the molding material, just before formation of the structure to be stiffened and advantageously, during the transfer operation to the forming walls.
  • the invention also relates to an installation for implementing the above method.
  • a molding installation essentially comprises a device for developing a sand structure 1, a device for supplying sand 2, or firing head, a head for refrigeration 3.
  • the device for developing a sand structure 1 essentially comprises a chassis-housing 4 formed from side walls 11, a bottom 12 and a wall-cover 13, the assembly being divided in the median plane into two half complementary parts 18 and 19 separated from each other by a model plate 14, essentially consisting of a central support plate 15 and two half-models 16 and 17, the juxtaposition, face against face, in l absence of the support plate 15 represents the shape of the part to be molded.
  • These two half-parts 18 and 19 are carried by piston rods 20 and 21.
  • the housing is thermally insulated at 22.
  • the cover plate 13 is equipped with inlet passages 23 and 24 which are intended to come opposite with clearances 25, 26, respectively formed in a bottom plate 27 of the firing head 2, the seal between the firing head 2 and the device 1 then being provided by seals 28.
  • This firing head 2 is adapted to move, with spacing or approximation according to the arrows f 1 , f 2 relative to the device 1 on the one hand and, on the other hand, in translation according to the arrows f 3 and f 4 to come below a hopper sand loading 28.
  • the bottom wall 12 is equipped with outlet passages 29, 30, with a sand stop grid.
  • the refrigeration head 3 consists of a wall 31 insulated at 32 with a recess 33, the radial extension of which is such that it covers the passages 23 and 24 of the device 1, as shown in the drawings and the seal is also ensured here by a seal 34.
  • the recess 33 of this refrigeration head 3 communicates by a conduit 36 and a flexible tube 37 with an outlet 38 d an exchanger 39, an inlet 40 of which is supplied via a pipe 41 with refrigeration gas from a reservoir 42, this refrigeration gas possibly being, for example, compressed air or nitrogen gas.
  • the exchanger 39 is cooled by a winding 43 connected by a thermostatic valve 44 to a liquid nitrogen tank 45.
  • FIG. 2 it can be seen that the invention is applied to an installation of the same kind as that of FIG. 1, except that it is a question here of forming rigid structures 50 intended to constitute mold cores and no longer mold walls, these cores 50 then being placed in a manner known per se in mold frames which have been produced according to the technique described with reference to FIG. 1, or according to any other previously known technique.
  • the invention is also applied to the formation of two half-molds 61 and 62 obtained here again by the presence of a model plate 63, held inside a chassis 64 in which the inlet passages for sand and coolant 65 and 66 can still be recognized here.
  • a model plate 63 held inside a chassis 64 in which the inlet passages for sand and coolant 65 and 66 can still be recognized here.
  • the main outlet passages for the coolant 67 and 68 which are fitted with filters 69 and 70 adapted to retain the sand, but also, additional inlet passages 71 and 72 have been provided which are connected to the same source of refrigerant gas as the main passages 65 and 66.
  • FIG. 3 shows additional outlets at the most inaccessible place of the model in the form of a ring 73 connected: to an inner pipe 75 towards an outlet 76. This ensures local diversion along f 4 , f ′ 4 of the flow of refrigerant gas, precisely in the most inaccessible angle of the model.
  • FIG. 5 it can be seen here that, for the formation of two complementary half-molds of the same type as those encountered in the preceding figures, there is here a model plate which is made wholly or partly in porous wall 90, this hollow model being connected at its upper end to an outlet 91, while refrigerant gas inlet passages are formed at different points of the frame at 92, 93, 94, 95, 96, 97, so to create currents which are indicated by the arrows extending all around the model 90.
  • the refrigerating fluid thus passes regularly, in a uniform way, through the porous wall of the model and escapes by the exit 91 to the atmosphere.
  • FIG. 6 represents the same model structure as that represented in FIG. 5, with the essential difference that the model plate 100 produced in porous wall, is here connected at its upper end to an inlet passage 101 of refrigerated gas, which passes uniformly through the porous wall 102 constituting this model 100 to flow into the mass of sand, before escaping to the lower outlet passages 103, 104 and upper 105 and 106.
  • a firing head 120 contains sand previously moistened and the cooling by the supply of a cooling fluid is ensured by a nozzle 121 formed in a transfer duct 122 and connected to a source of cooling fluid which can be of liquid nitrogen or carbon dioxide under pressure which will be expanded during its distribution in the grains of sand being transferred to the forming walls 123.
  • the grains of sand in the firing head 130 are in the insufficiently humidified state and a rehumidification by spraying is carried out in a transfer duct 131 between firing head 130 and forming walls 133. of water by means of a nozzle 134, then cooling by spraying a cooling fluid by means of a nozzle 135.
  • FIG. 9 represents a model 140 intended to be inserted into forming walls, as has been represented in FIG. 1.
  • the model 140 comprises a metal plate 141 having protrusions such as 142 which are complementary and represent the shape of the object to be manufactured, and protrusions such as 143 forming a source pouring duct.
  • the plate 141 is pierced with a plurality of channels 144, leading to clearances 145 closed two by two by studs 146 so as to form a continuous duct 147, for a refrigerant admitted at 148 and withdrawn at 149.
  • the plate- support 141 is advantageously trivialized, that is to say that the parts of the model 142 are removable and therefore changed from one manufacture to another without modification of the support plate itself, which forms a heat exchanger for cooling the sand surrounding by simple thermal conduction.
  • cooling frames by simple thermal conduction, and in this case, as shown in FIG. 10, it suffices to provide cooling coils 170, 170 ′, in thermal contact externally against certain forming walls. 171 of a chassis 172.
  • FIG. 11 shows schematically the adap tion of the invention to a conventional molding line so as to increase its productivity.
  • a conventional chain 150 comprises a firing head 151 and forming walls 152, 153, intended to make a structure of molding sand 154, and the various structures 154a, 154b, 154c, 154d, are pushed in a train, so as to form between two structures, for example 154c and 154d, a molding cavity 155.
  • a cryogenic chain 160 has been arranged which comprises, as described with reference to FIG.
  • the refrigeration device 164 is supplied with refrigerant by a pipe 167 provided with an exchanger 168, in which the coolant is cooled by liquid nitrogen coming from a tank 169.
  • the cryogenic sand structures 165 are stored in a waiting tunnel 170 for keeping cold, before t to be transferred by a device 171 to the main chain 150, where they are inserted between the molding structures 154, at the rate of one structure 165 for three structures 154, which makes it possible to improve productivity by 30% .
  • a cooling head 180 for the sand placed in a molding frame 181 is supplied via the valve 182 with air at -78 ° C at 7 bars withdrawn from a buffer tank 183 charged with air in 184 cooled in an exchanger 185 by heat exchange with carbon dioxide flowing in passages 186, this cold carbon dioxide resulting from the expansion by the valve 187 of a gas stream from a liquid carbon dioxide tank 188 at -20 ° C under a pressure of 20 bars.
  • Temperature regulation is ensured by a thermal probe 189 controlling the opening or closing of the valve relaxation 187.
  • a gassing head 190 of a molding frame 191 is directly supplied with carbon dioxide at -50 ° C. under a pressure of 7 bars from a storage tank 193, through a valve 192, so that the gas is further cooled, this carbon dioxide at -50 ° C resulting from expansion through a valve 194 of liquid carbon dioxide at -20 ° C at 20 bars.
  • a gassing head 200 of a molding frame 201 a gaseous mixture at -78 ° C of air and carbon dioxide from a cooling mixer tank 202 with baffles 203, supplied with a portion of air under pressure of 7 bars in 204 and in liquid carbon dioxide sprayed in 205 from a storage tank 206 of liquid carbon dioxide at -20 ° C. under 20 bars.
  • a circulation turbine 207 cooperates with the baffles 203 to ensure the homogenization of the refrigerated composite gas thus formed.
  • sand molded test pieces were prepared which were cooled to gradually decreasing temperatures from -10 ° C to a value close to -120 ° C to -140 ° C and we noted each time the flexural strength R in kg-cm2.
  • Curves A and B were obtained with sand having a water content of 4% and 6% respectively with simple conduction cooling, while curves C and D were also obtained with sand having a water content of 4 % and 6t respectively, but with gas cooling.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Abstract

The invention relates to the hardening of sand for casting metal articles. In a framework housing 4 with pattern plate 14, a sand structure is formed, which is solidified by blowing in a cold fluid entering at 23, 24, circulating in the direction of f and f' and escaping at 29, 30. Application to the casting of any metal article. <IMAGE>

Description

La présente invention concerne la fabrication de pièces métalliques par moulage, du genre où l'on élabore, en mettant en oeuvre des parois de formage telles que châssis et modèle, et à partir d'un matériau de moulage constitué de particules humidifiées, une structure rigide destinée à servir, soit de moule recevant le métal en fusion, soit de noyaux destinés à être placés dans un tel moule. Généralement, on utilise comme particules du sable plus ou moins humidifié, auquel on ajoute des produits susceptibles d'assurer, pendant l'opération de moulage, la rigidité de la structure conformée, ces produits étant généralement des produits chimiques, tels que du silicate dessoude ou des résines. La préparation de telles structures composites est relativement complexe, donc coûteuse, et de surcroît présente des inconvénients lors du décochage qui consiste à réduire à nouveau en particules la structure rigide constituée provisoirement pour le moulage et qu'on recycle en vue d'une nouvelle opération de conformation et moulage. Cette opération de décochage est particulièrement difficile pour les noyaux placés dans les moules destinés à former des cavités dans les pièces moulées. De surcroît, le recyclage du matériau en particules nécessite une opération de régénération qui est coûteuse. En outre, l'intervention de produits chimiques de durcissement, tels certaines résines, conduit à une pollution de l'atmosphère ambiante lors de la fabrication des moules, ainsi que pendant la coulée proprement dite, et lors de la régénération du matériau en particules.The present invention relates to the manufacture of metal parts by molding, of the type in which one develops, by using forming walls such as chassis and model, and from a molding material consisting of humidified particles, a structure rigid intended to serve either as a mold receiving the molten metal, or as cores intended to be placed in such a mold. Generally, more or less moistened sand is used as particles, to which are added products capable of ensuring, during the molding operation, the rigidity of the shaped structure, these products generally being chemicals, such as desiccated silicate or resins. The preparation of such composite structures is relatively complex, therefore costly, and moreover has drawbacks during unhooking which consists in reducing again into particles the rigid structure temporarily created for molding and which is recycled for a new operation. of conformation and molding. This release operation is particularly difficult for the cores placed in the molds intended to form cavities in the molded parts. In addition, recycling the particulate material requires an expensive regeneration operation. In addition, the intervention of hardening chemicals, such as certain resins, leads to pollution of the ambient atmosphere during the manufacture of the molds, as well as during the casting proper, and during the regeneration of the particulate material.

La présente invention a pour objet un procédé de fabrication qui est simple et peu coûteux à mettre en oeuvre, qui élimine toute pollution de l'environnement, qui assure une opération de décochage extrêmement simple et qui supprime la régénération du matériau en particules après moulage, tout en assurant une tenue mécanique correcte de la structure en particules. L'invention est partie de cette constatation, qui est connue en soi, que la rigidité d'une structure de particules humidifiées peut être assurée par refroidissement à une température nettement inférieure à la prise en glace à l'aide d'un fluide réfrigérant qui peut être, par exemple, de l'azote liquide en cours de vaporisation ou tout autre fluide approprié. 0n a bien proposé de réaliser de tels moules en aspergeant la surface du moule avec une pulvérisation d'azote liquide ou en faisant transiter les moules conformés dans un châssis à l'intérieur d'un tunnel de réfrigération à basse température. Ces techniques n'ont cependant pas vu le jour au point de vue industriel car, d'une part, elles ne permettaient que la mise en oeuvre de moules d'une certaine forme et notamment des moules dont la face supérieure se présentait librement à l'atmosphère pour recevoir la pulvérisation, d'autre part, elles étaient particulièrement dispendieuses en fluide réfrigérant. Le procédé selon l'invention permet une utilisation économique et efficace de la technique du refroidissement.The subject of the present invention is a manufacturing process which is simple and inexpensive to implement, which eliminates any pollution of the environment, which ensures an extremely simple stripping operation and which suppresses the regeneration of the particulate material after molding, while ensuring correct mechanical strength of the particle structure. The invention is part of this observation, which is known per se, that the rigidity of a structure of humidified particles can be ensured by cooling to a temperature much lower than setting in ice using a refrigerant which can be, for for example, liquid nitrogen during vaporization or any other suitable fluid. It has been proposed to produce such molds by spraying the surface of the mold with a spray of liquid nitrogen or by passing the molds shaped into a frame inside a low temperature refrigeration tunnel. However, these techniques did not emerge from the industrial point of view because, on the one hand, they only allowed the use of molds of a certain shape and in particular molds whose upper face was freely presented to the 'atmosphere to receive the spray, on the other hand, they were particularly expensive in refrigerant. The method according to the invention allows economical and efficient use of the cooling technique.

Selon l'invention, dans un procédé du genre rappelé ci-dessus et qui met en oeuvre un refroidissement accentué, on combine les deux mesures suivantes :

  • a) on assure une teneur en eau du matériau de moulage dans une proportion massique eau/ma- tériau comprise entre 3 et 6t et avantageusement entre 4 et 5%.
  • b) on assure un refroidissement rapide du matériau de moulage à une température comprise entre -40°C et -110°C et de préférence entre -50°C et -90°C.
According to the invention, in a method of the type mentioned above and which uses enhanced cooling, the following two measures are combined:
  • a) a water content of the molding material is ensured in a mass proportion of water / material of between 3 and 6 t and advantageously between 4 and 5%.
  • b) rapid cooling of the molding material is ensured at a temperature between -40 ° C and -110 ° C and preferably between -50 ° C and -90 ° C.

Selon une forme de réalisation, l'humidification du matériau de moulage est effectuée avant son introduction entre les parois de formage où est assuré le refroidissement. Selon une variante de mise en oeuvre, le matériau de moulage à l'état insuffisamment humidifié est préalablement refroidi avant son introduction entre les parois de formage et l'on assure l'humidification par une distribution homogène d'eau dans le matériau au cours de son transfert vers lesdites parois de formage. Le refroidissement de la structure intervient d'abord par conduction solide entre les parois de formage à l'état refroidi et les matériaux de la structure, puis, si nécessaire, on atteint la température spécifiée ci-dessus par apport d'un réfrigérant régulièrement réparti dans la masse de ladite structure. Cette dernière opération peut être effectuée par circulation d'un fluide réfrigérant de transit au travers de ladite structure, avantageusement par insufflation d'un fluide réfrigérant mais le réfrigérant régulièrement réparti peut également être constitué de particules réfrigérantes, par exemple de ·l'azote à l'état de brouillard ou pulvérisé, ou de la neige carbonique, intimement mélangées avec le matériau de moulage, juste avant formation de la structure à rigidifier et avantageusement, au cours de l'opération de transfert vers les parois de formage. L'invention concerne également une installation pour mise en oeuvre du procédé ci-dessus.According to one embodiment, the humidification of the molding material is carried out before its introduction between the forming walls where cooling is provided. According to an implementation variant, the molding material in the insufficiently humidified state is previously cooled before its introduction between the forming walls and humidification is ensured by a homogeneous distribution of water in the material during its transfer to said forming walls. The cooling of the structure occurs first by solid conduction between the forming walls in the cooled state and the materials of the structure, then, if necessary, the temperature specified above is reached by adding a regularly distributed coolant. in the mass of said structure. This last operation can be carried out by circulation of a transit coolant through said structure, advantageously by blowing a coolant but the regularly distributed coolant can also be made up of coolant particles, for example nitrogen at the state of mist or spray, or carbon dioxide snow, intimately mixed with the molding material, just before formation of the structure to be stiffened and advantageously, during the transfer operation to the forming walls. The invention also relates to an installation for implementing the above method.

Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :

  • - la figure 1 est une vue schématique d'une forme de réalisation de l'invention ;
  • - la figure 2 est une vue partielle d'une variante de réalisation selon l'invention ;
  • - les figures 3 à 10 sont huit autres variantes de la mise en oeuvre de l'invention.
  • - la figure 11 est une vue en perspective cavalière, avec arrachement partiel d'une autre variante de l'invention ;
  • - les figures 12, 13 et 14 sont des vues schématiques de quatre mises en oeuvre particulières de l'invention.
  • -La figure 15 rèprésente des diagrammes montrant la résistance mécanique d'une éprouvette de sable (ordonnée)en fonction de la température (abscisse).
The characteristics and advantages of the invention will emerge from the description which follows by way of example, with reference to the appended drawings, in which:
  • - Figure 1 is a schematic view of an embodiment of the invention;
  • - Figure 2 is a partial view of an alternative embodiment according to the invention;
  • - Figures 3 to 10 are eight other variants of the implementation of the invention.
  • - Figure 11 is a perspective view, partially broken away of another variant of the invention;
  • - Figures 12, 13 and 14 are schematic views of four particular implementations of the invention.
  • -Figure 15 shows diagrams showing the mechanical resistance of a sand specimen (ordered) as a function of temperature (abscissa).

En-se référant à la figure 1, on voit qu'une installation de moulage comporte essentiellement un dispositif d'élaboration d'une structure en sable 1, un dispositif d'alimentation en sable'2, ou tête de tir, une tête de réfrigération 3.Referring to FIG. 1, it can be seen that a molding installation essentially comprises a device for developing a sand structure 1, a device for supplying sand 2, or firing head, a head for refrigeration 3.

Le dispositif d'élaboration de structure en sable 1 comporte essentiellement un boîtier-châssis 4 formé de parois latérales 11, d'un fond 12 et d'une paroi-couvercle 13, l'ensemble étant divisé dans le plan médian en deux demi-parties complémentaires 18 et 19 séparées l'une de l'autre par une plaque-modèle 14, constituée essentiellement d'une plaque-support centrale 15 et de deux demi-modèles 16 et 17, dont la juxtaposition, face contre face, en l'absence de la plaque-support 15, représente la forme de la pièce à mouler. Ces deux demi-parties 18 et 19 sont portées par des tiges de piston 20 et 21. Le boîtier est thermiquement isolé en 22. La plaque-couvercle 13 est équipée de passages d'entrée 23 et 24 qui sont destinés à venir en regard avec des dégagements 25, 26, respectivement ménagés dans une plaque de fond 27 de la tête de tir 2, l'étanchéité entre la tête de tir 2 et le dispositif 1 étant alors assurée par des joints 28. Cette tête de tir 2 est adaptée à se déplacer, à écartement ou rapprochement selon les flèches f1, f2 par rapport au dispositif 1 d'une part et, d'autre part, à translation selon les flèches f3 et f4 pour venir en-dessous d'une trémie de chargement de sable 28. La paroi de fond 12 est équipée de passages de sortie 29, 30, à grille d'arrêt du sable.The device for developing a sand structure 1 essentially comprises a chassis-housing 4 formed from side walls 11, a bottom 12 and a wall-cover 13, the assembly being divided in the median plane into two half complementary parts 18 and 19 separated from each other by a model plate 14, essentially consisting of a central support plate 15 and two half-models 16 and 17, the juxtaposition, face against face, in l absence of the support plate 15 represents the shape of the part to be molded. These two half-parts 18 and 19 are carried by piston rods 20 and 21. The housing is thermally insulated at 22. The cover plate 13 is equipped with inlet passages 23 and 24 which are intended to come opposite with clearances 25, 26, respectively formed in a bottom plate 27 of the firing head 2, the seal between the firing head 2 and the device 1 then being provided by seals 28. This firing head 2 is adapted to move, with spacing or approximation according to the arrows f 1 , f 2 relative to the device 1 on the one hand and, on the other hand, in translation according to the arrows f 3 and f 4 to come below a hopper sand loading 28. The bottom wall 12 is equipped with outlet passages 29, 30, with a sand stop grid.

La tête de réfrigération 3 est constituée d'une paroi 31 isolée en 32 avec un évidement 33, dont l'exten- tion radiale est telle qu'elle permet de recouvrir les passages 23 et 24 du dispositif 1, comme représenté aux dessins et l'étanchéité étant également assurée ici par un joint 34. L'évidement 33 de cette tête de réfrigération 3 communique par un conduit 36 et un tube flexible 37 avec une sortie 38 d'un échangeur 39, dont une entrée 40 est alimentée via une canalisation 41 en gaz de réfrigération à partir d'un réservoir 42, ce gaz de réfrigération pouvant être par exemple de l'air comprimé ou de l'azote gazeux. L'échangeur 39 est refroidi par un enroulement 43 raccordé par une vanne thermostatique 44 à un réservoir d'azote liquide 45.The refrigeration head 3 consists of a wall 31 insulated at 32 with a recess 33, the radial extension of which is such that it covers the passages 23 and 24 of the device 1, as shown in the drawings and the seal is also ensured here by a seal 34. The recess 33 of this refrigeration head 3 communicates by a conduit 36 and a flexible tube 37 with an outlet 38 d an exchanger 39, an inlet 40 of which is supplied via a pipe 41 with refrigeration gas from a reservoir 42, this refrigeration gas possibly being, for example, compressed air or nitrogen gas. The exchanger 39 is cooled by a winding 43 connected by a thermostatic valve 44 to a liquid nitrogen tank 45.

L'installation, telle qu'elle vient d'être décrite, fonctionne de la façon suivante :

  • Dans une première phase, la tête de tir 2 ayant reçu de la*trémie 28 une charge de sable humide est amenée, selon les deux mouvements de translation f4 et f2, contre la paroi 13 du dispositif 1, les passages 25 et 26 de la tête de tir 2 étant en regard des entrées 23 et 24 de la plaque-couvercle 13. La charge de sable est, de façon connue en soi, maintenue dans la tête de tir 2 par des membranes appropriées permettant la retenue du sable en l'absence de toute pression et, au contraire, laissant échapper le sable lors de la mise sous pression de la tête de tir 2. Dans la position décrite, la tête de tir 2 est alors mise sous pression par une canalisation 46 raccordée au réservoir 42 et le sable peut s'écouler ainsi de la tête de tir 2 vers la cavité ménagée entre le modèle intérieur 15 et les parois de châssis, l'ensemble constituant des parois de formage d'une structure en sable. Le sable ainsi transféré occupe tout l'espace ainsi dégagé, tandis que le gaz sous pression ayant assuré le transfert du sable peut s'échapper librement au travers des passages de sortie 29 et 30. Une fois cette opération terminée, la tête de tir 2 est dégagée de l'ensemble 1, selon les mouvement f1 et f3 de façon à venir en-dessous de la trémie de chargement 28 pour recevoir une nouvelle charge, tandis que la tête de réfrigération 3 vient s'appliquer sur la paroi supérieure 13 de l'ensemble 1 avec une étanchéité due au joint 34, après quoi un gaz réfrigéré dans l'échangeur 39, provenant du réservoir 42, est transféré par la tête de réfrigération au travers des passages d'entrée 23 et 24 et de là, s'écouler selon les flèches f et f' au travers de la masse de sable pour s'échapper à l'air libre par les sorties 29 et 30. Ce gaz réfrigéré qui est à une température régulée comprise entre - 40°C et - 110°C, si l'azote liquide est utilisé, assure ainsi une réfrigération dans la masse du sable destinée à rigidifier la structure préalablement conformée et lorsque la température de la masse du sable a atteint la température appropriée, la tête de réfrigération 3 est dégagée, et les deux parties du châssis 16 et 17 peuvent être séparées par retrait des tiges de piston 20 et 21 et le modèle 14 peut être alors dégagé permettant ainsi la réunion, en tout endroit approprié, des deux demi-moules en sable ainsi formés, le passage d'admission du produit liquide à mouler étant formé par certaines surépaisseurs de la plaque modèle 14. L'opération de moulage du métal doit être effectuée, bien entendu, dans un délai relativement court de façon à éviter tout réchauffement intempestif de la structure de moulage qui a été rigidifiée par effet cryogénique.
The installation, as just described, works as follows:
  • In a first phase, the head of shot 2 having received * hopper 28 a wet sand load is brought, according to the two translational movements f 4 and f 2, against the wall 13 of the device 1, the passages 25 and 26 of the firing head 2 being opposite the inlets 23 and 24 of the cover plate 13. The charge of sand is, in a manner known per se, maintained in the firing head 2 by suitable membranes allowing the retention of the sand in the absence of any pressure and, on the contrary, letting the sand escape when the firing head 2 is pressurized. In the position described, the firing head 2 is then pressurized by a pipe 46 connected to the reservoir 42 and the sand can thus flow from the firing head 2 towards the cavity formed between the interior model 15 and the chassis walls, the assembly constituting walls for forming a sand structure. The sand thus transferred occupies all the space thus released, while the pressurized gas having ensured the transfer of the sand can escape freely through the outlet passages 29 and 30. Once this operation is completed, the firing head 2 is released from the assembly 1, according to the movements f 1 and f 3 so as to come below the tré loading crumb 28 to receive a new load, while the refrigeration head 3 is applied to the upper wall 13 of the assembly 1 with a seal due to the seal 34, after which a refrigerated gas in the exchanger 39, coming from the reservoir 42, is transferred by the refrigeration head through the inlet passages 23 and 24 and from there, flow according to the arrows f and f 'through the mass of sand to escape the free air through outlets 29 and 30. This refrigerated gas which is at a regulated temperature between - 40 ° C and - 110 ° C, if liquid nitrogen is used, thus ensures refrigeration in the mass of sand intended to stiffen the structure previously formed and when the temperature of the mass of sand has reached the appropriate temperature, the cooling head 3 is released, and the two parts of the chassis 16 and 17 can be separated by removing the piston rods 20 and 21 and the model 14 can then be released thus allowing the meeting, in any appropriate place, of the two sand half-molds thus formed, the inlet passage for the liquid product to be molded being formed by certain extra thicknesses of the model 14 plate. The metal molding operation must be carried out, of course, within a relatively short time so as to avoid any untimely heating of the molding structure which has been stiffened by the cryogenic effect.

En se référant à la figure 2, on voit que l'invention est appliquée à une installation du même genre que celle de la figure 1, à cette différence près qu'il s'agit ici de former des structures rigides 50 destinées à constituer des noyaux de moule et non plus des parois de moule, ces noyaux 50 étant alors placés de façon connue en soi dans des châssis de moule qui ont été réalisés selon la technique décrite en référence à la figure 1, ou selon toute autre technique antérieurement connue. En effet, il peut y avoir intérêt à fabriquer spécialement des noyaux de sable rigidifiés par voie cryogénique alors que le reste du moule est lui-même formé de sable rigidifié par des produits chimiques, car il est bien clair que les noyaux; cryogéniques peuvent être très aisément dégagés de la pièce moulée, puisque l'opération de moulage a détruit, par réchauffement, la rigidité de la structure cryogénique.Referring to FIG. 2, it can be seen that the invention is applied to an installation of the same kind as that of FIG. 1, except that it is a question here of forming rigid structures 50 intended to constitute mold cores and no longer mold walls, these cores 50 then being placed in a manner known per se in mold frames which have been produced according to the technique described with reference to FIG. 1, or according to any other previously known technique. Indeed, it may be advantageous to specially manufacture nuclei of sand stiffened by cryogenic means while the rest of the mold is itself formed of sand stiffened by chemicals, because it is very clear that the cores; cryogenic can be easily removed from the molded part, since the molding operation destroyed, by heating, the rigidity of the cryogenic structure.

Selon la variante de réalisation décrite à la figure 3, l'invention est encore appliquée à la formation de deux demi-moules 61 et 62 obtenus ici toujours par la présence d'une plaque-modèle 63, maintenue à l'intérieur d'un châssis 64 où l'on reconnaît encore ici les passages d'entrée de sable et de fluide réfrigérant 65 et 66. Ici, on dispose, non seulement de passages de sortie principaux pour le fluide réfrigérant 67 et 68, qui sont équipés de filtres 69 et 70 adaptés à retenir le sable, mais également, on a prévu des passages d'entrée additionnels 71 et 72 qui sont raccordés à la même source de gaz réfrigérant que les passages principaux 65 et 66. On assure ainsi, non seulement la formation d'un courant principal selon les flèches f3 et f'3, mais également la superposition d'un courant complémentaire selon les flèches f"3 et f"'3 au travers des passages 71 et 73, ce courant complémentaire ayant pour but d'assurer une réfrigération complémentaire autour de zones à large extension radiale du modèle intérieur, qui, sinon, seraient imparfaitement refroidies par le flux principal.According to the variant embodiment described in FIG. 3, the invention is also applied to the formation of two half-molds 61 and 62 obtained here again by the presence of a model plate 63, held inside a chassis 64 in which the inlet passages for sand and coolant 65 and 66 can still be recognized here. Here, not only are the main outlet passages for the coolant 67 and 68 available, which are fitted with filters 69 and 70 adapted to retain the sand, but also, additional inlet passages 71 and 72 have been provided which are connected to the same source of refrigerant gas as the main passages 65 and 66. This not only ensures the formation of 'a main current according to the arrows f 3 and f' 3 , but also the superimposition of a complementary current according to the arrows f " 3 and f"' 3 through passages 71 and 73, this complementary current having the purpose of provide additional refrigeration around large areas n radial of the interior model, which would otherwise be imperfectly cooled by the main flow.

Egalement, on peut prévoir, dans certains cas, des sorties supplémentaires et l'on a représenté à cette figure 3 des sorties supplémentaires à l'endroit le plus inaccessible du modèle sous forme d'une couronne 73 raccordée: à une conduite intérieure 75 vers une sortie 76. On assure ainsi une dérivation locale selon f4, f'4 du flux de gaz réfrigérant, précisément dans l'angle le plus inaccessible du modèle.Also, provision can be made, in certain cases, for additional outlets and FIG. 3 shows additional outlets at the most inaccessible place of the model in the form of a ring 73 connected: to an inner pipe 75 towards an outlet 76. This ensures local diversion along f 4 , f ′ 4 of the flow of refrigerant gas, precisely in the most inaccessible angle of the model.

En se référant à la figure 4, on retrouve ici la même structure que celle qui a été indiquée à la figure 3 et les mêmes chiffres de références désignent les mêmes éléments, à cette différence près que les passages pour l'entrée du gaz réfrigérant pour cette variante sont ici représentés par des bouchons poreux 80 pour l'entrée et 81 et 82 pour les sorties principales, et 83, 84 pour des admissions complémentaires de gaz de réfrigération.Referring to Figure 4, we find here the same structure as that which was indicated in Figure 3 and the same reference numbers designate the same elements, except that the passages for the inlet of the refrigerant gas for this variant is here represented by porous plugs 80 for the inlet and 81 and 82 for the main outlets, and 83, 84 for additional intakes of refrigeration gas.

En se référant à la figure 5, on voit ici que, pour la formation des deux demi-moules complémentaires du même type que ceux rencontrés aux figures précédentes, on dispose ici d'une plaque-modèle qui est réalisée en tout ou en partie en paroi poreuse 90, ce modèle creux étant raccordé à son extrémité supérieure à une sortie 91, tandis que des passages d'entrées de gaz réfrigérant sont ménagés en différents points du châssis en 92, 93, 94, 95, 96, 97, de façon à créer des courants qui sont indiqués par les flèches s'étageant tout autour du modèle 90. Le fluide de réfrigération passe ainsi régulièrement, d'une façon uniforme, au travers de la paroi poreuse du modèle et s'échappe par la sortie 91 à l'atmosphère.Referring to FIG. 5, it can be seen here that, for the formation of two complementary half-molds of the same type as those encountered in the preceding figures, there is here a model plate which is made wholly or partly in porous wall 90, this hollow model being connected at its upper end to an outlet 91, while refrigerant gas inlet passages are formed at different points of the frame at 92, 93, 94, 95, 96, 97, so to create currents which are indicated by the arrows extending all around the model 90. The refrigerating fluid thus passes regularly, in a uniform way, through the porous wall of the model and escapes by the exit 91 to the atmosphere.

La disposition selon la figure 6. représente la même structure de modèle que celle représentée à la figure 5, à cette différence essentielle que la plaque-modèle 100 réalisée en paroi poreuse, est ici raccordée à son extrémité supérieure à un passage d'entrée 101 de gaz réfrigéré, qui traverse de façon uniforme la paroi poreuse 102 constituant ce modèle 100 pour s'écouler dans la masse de sable, avant de s'échapper vers les passages de sorties inférieurs 103, 104 et supérieurs 105 et 106.The arrangement according to FIG. 6 represents the same model structure as that represented in FIG. 5, with the essential difference that the model plate 100 produced in porous wall, is here connected at its upper end to an inlet passage 101 of refrigerated gas, which passes uniformly through the porous wall 102 constituting this model 100 to flow into the mass of sand, before escaping to the lower outlet passages 103, 104 and upper 105 and 106.

Selon la figure 7 une tête de tir 120 contient du sable préalablement humidifié et le refroidissement par apport d'un fluide réfrigérant est assuré par un gicleur 121 ménagé dans un conduit de transfert 122 et raccordé à une source de fluide réfrigérant qui peut être de l'azote liquide ou du gaz carbonique sous pression qui sera détendu lors de sa distribution dans les grains de sable en cours de transfert vers les parois de formage 123.According to FIG. 7, a firing head 120 contains sand previously moistened and the cooling by the supply of a cooling fluid is ensured by a nozzle 121 formed in a transfer duct 122 and connected to a source of cooling fluid which can be of liquid nitrogen or carbon dioxide under pressure which will be expanded during its distribution in the grains of sand being transferred to the forming walls 123.

Selon la figure 8, les grains de sable dans la tête de tir 130 sont à l'état insuffisamment humidifié et l'on procède dans un conduit de transfert 131 entre tête de tir 130 et parois de formage 133 à une réhumidifi- cation par pulvérisation d'eau au moyen d'un gicleur 134, puis refroidissement par pulvérisation d'un fluide réfrigérant au moyen d'un gicleur 135.According to FIG. 8, the grains of sand in the firing head 130 are in the insufficiently humidified state and a rehumidification by spraying is carried out in a transfer duct 131 between firing head 130 and forming walls 133. of water by means of a nozzle 134, then cooling by spraying a cooling fluid by means of a nozzle 135.

La figure 9 représente un modèle 140 destiné à être inserré dans des parois de formage, comme cela a été représenté à la figure 1. Le modèle 140 comporte une plaque métallique 141 ayant des protubérances telles que 142 qui sont complémentaires et représentent la forme de l'objet à fabriquer, et des protubérances telles 143 formant un conduit de coulée en source. La plaque 141 est percée d'une pluralité de canaux 144, aboutissant à des dégagements 145 obturés deux à deux par des plots 146 de façon à former un conduit continu 147, pour un fluide réfrigérant admis en 148 et soutiré en 149. La plaque-support 141 est avantageusement banalisée, c'est-à-dire que les parties du modèle 142 sont amovibles et donc changées d'une fabrication à une autre sans modification de la plaque support elle-même, qui forme échangeur de chaleur pour refroidissement du sable environnant par simple conduction thermique.FIG. 9 represents a model 140 intended to be inserted into forming walls, as has been represented in FIG. 1. The model 140 comprises a metal plate 141 having protrusions such as 142 which are complementary and represent the shape of the object to be manufactured, and protrusions such as 143 forming a source pouring duct. The plate 141 is pierced with a plurality of channels 144, leading to clearances 145 closed two by two by studs 146 so as to form a continuous duct 147, for a refrigerant admitted at 148 and withdrawn at 149. The plate- support 141 is advantageously trivialized, that is to say that the parts of the model 142 are removable and therefore changed from one manufacture to another without modification of the support plate itself, which forms a heat exchanger for cooling the sand surrounding by simple thermal conduction.

Bien entendu, on peut également prévoir des châssis de refroidissement par simple conduction thermique, et dans ce cas, comme représenté à la figure 10, il suffit de prévoir des serpentins de refroidissement 170, 170', en contact thermique extérieurement contre certaines parois de formage 171 d'un châssis 172.Of course, it is also possible to provide cooling frames by simple thermal conduction, and in this case, as shown in FIG. 10, it suffices to provide cooling coils 170, 170 ′, in thermal contact externally against certain forming walls. 171 of a chassis 172.

La figure 11 représente schématiquement l'adaptation de l'invention à une chaîne de moulage classique de façon à accroître sa productivité. Ici, une chaîne classique 150 comporte une tête de tir 151 et des parois de formage 152, 153, destinées à confectionner une structure en sable de moulage 154, et les différentes structures 154a, 154b, 154c, 154d, sont poussées en un train, de façon à former entre deux structures, par exemple 154c et 154d, une cavité de moulage 155. A côté de cette chaîne 150, on a agencé une chaîne cryogénique 160 qui comporte de la façon décrite en référence à la figure 1, une tête de tir 161 alimentée en sable par une dérivation 162 d'une boucle de recyclage 163, et un dispositif de réfrigération 164 adapté à réfrigérer une structure 165 réalisée entre les parois de formage 166. Le dispositif de réfrigération 164 est alimenté en fluide réfrigérant par une conduite 167 munie d'un échangeur 168, dans lequel le fluide réfrigérant est refroidi par de l'azote liquide provenant d'un réservoir 169. Les structures cryogéniques en sable 165 sont stockées dans un tunnel d'attente 170 de maintien en froid, avant d'être transférées par un dispositif 171 vers la chaîne principale 150, où elles s'intercalent entre les structures de moulage 154, à raison d'une structure 165 pour trois structures 154, ce qui permet d'améliorer la productivité de 30%.Figure 11 shows schematically the adap tion of the invention to a conventional molding line so as to increase its productivity. Here, a conventional chain 150 comprises a firing head 151 and forming walls 152, 153, intended to make a structure of molding sand 154, and the various structures 154a, 154b, 154c, 154d, are pushed in a train, so as to form between two structures, for example 154c and 154d, a molding cavity 155. Next to this chain 150, a cryogenic chain 160 has been arranged which comprises, as described with reference to FIG. 1, a head of shot 161 supplied with sand by a bypass 162 of a recycling loop 163, and a refrigeration device 164 adapted to refrigerate a structure 165 produced between the forming walls 166. The refrigeration device 164 is supplied with refrigerant by a pipe 167 provided with an exchanger 168, in which the coolant is cooled by liquid nitrogen coming from a tank 169. The cryogenic sand structures 165 are stored in a waiting tunnel 170 for keeping cold, before t to be transferred by a device 171 to the main chain 150, where they are inserted between the molding structures 154, at the rate of one structure 165 for three structures 154, which makes it possible to improve productivity by 30% .

Selon la figure 12, une tête de refroidissement 180 pour le sable placé dans un chassis de moulage 181 est alimentée via la vanne 182 en air à -78°C sous 7 bars soutiré d'un réservoir tampon 183 chargé en air en 184 refroidi dans un échangeur 185 par échange thermique avec du gaz carbonique circulant dans des passages 186, ce gaz carbonique froid résultant de la détente par la vanne 187 d'un courant gazeux issu d'un réservoir de gaz carbonique liquide 188 à -20°C sous une pression de 20 bars. Une régulation de température est assurée par une sonde thermique 189 commandant l'ouverture ou la fermeture de la vanne de détente 187.According to FIG. 12, a cooling head 180 for the sand placed in a molding frame 181 is supplied via the valve 182 with air at -78 ° C at 7 bars withdrawn from a buffer tank 183 charged with air in 184 cooled in an exchanger 185 by heat exchange with carbon dioxide flowing in passages 186, this cold carbon dioxide resulting from the expansion by the valve 187 of a gas stream from a liquid carbon dioxide tank 188 at -20 ° C under a pressure of 20 bars. Temperature regulation is ensured by a thermal probe 189 controlling the opening or closing of the valve relaxation 187.

Selon la figure 13, une tête de gazage 190 d'un châssis de moulage 191 est directement alimenté en gaz carbonique à -50°C sous une pression de 7 bars d'un réservoir de stockage 193, au travers d'une vanne 192, de sorte que le gaz subit encore un refroidissement, ce gaz carbonique à -50°C résultant de la détente au travers d'une vanne 194 de gaz carbonique liquide à -20°C sous 20 bars.According to FIG. 13, a gassing head 190 of a molding frame 191 is directly supplied with carbon dioxide at -50 ° C. under a pressure of 7 bars from a storage tank 193, through a valve 192, so that the gas is further cooled, this carbon dioxide at -50 ° C resulting from expansion through a valve 194 of liquid carbon dioxide at -20 ° C at 20 bars.

Selon la figure 14, on injecte dans une tête de gazage 200 d'un châssis de moulage 201 un mélange gazeux à -78°C d'air et de gaz carbonique issu d'un réservoir mélangeur refroidisseur 202 à chicanes 203, alimenté d'une part en air sous pression de 7 bars en 204 et en gaz carbonique liquide pulvérisé en 205 en provenance d'un réservoir de stockage 206 de gaz carbonique liquide à -20°C sous 20 bars. Une turbine de circulation 207 coopère avec les chicanes 203 pour assurer l'homogénéisation du gaz composite réfrigéré ainsi formé.According to Figure 14, is injected into a gassing head 200 of a molding frame 201 a gaseous mixture at -78 ° C of air and carbon dioxide from a cooling mixer tank 202 with baffles 203, supplied with a portion of air under pressure of 7 bars in 204 and in liquid carbon dioxide sprayed in 205 from a storage tank 206 of liquid carbon dioxide at -20 ° C. under 20 bars. A circulation turbine 207 cooperates with the baffles 203 to ensure the homogenization of the refrigerated composite gas thus formed.

Selon la figure 15, on a préparé des éprouvettes moulées en sable que l'on a refroidi à des températures progressivement décroissantes depuis -10°C jusqu'à une valeur voisine de -120°C à -140°C et l'on a noté chaque fois la résistance à la flexion R en kg-cm2. Les courbes A et B ont été obtenues avec du sable ayant une teneur en eau de 4% et 6% respectivement avec refroidissement par simple conduction, tandis que les courbes C et D ont été obtenues également avec du sable ayant une teneur en eau de 4% et 6t respectivement, mais avec refroidissement par gazage.According to FIG. 15, sand molded test pieces were prepared which were cooled to gradually decreasing temperatures from -10 ° C to a value close to -120 ° C to -140 ° C and we noted each time the flexural strength R in kg-cm2. Curves A and B were obtained with sand having a water content of 4% and 6% respectively with simple conduction cooling, while curves C and D were also obtained with sand having a water content of 4 % and 6t respectively, but with gas cooling.

On constate d'abord que la résistance mécanique est d'autant plus élevée que la teneur en eau est plus forte. On constate également que la résistance mécanique croît rapidement de -10°C jusqu'à -110°C environ pour les courbes B et D (teneur en eau de 6 %) et jusqu'à -95°C environ pour les courbes A et C (teneur en eau de 4%) puis décroît ensuite très brusquement. De ces courbes, il ressort que la température de réfrigération ne doit en tous cas pas descendre en-dessous de -110°C et de préférence ne doit pas descendre en-dessous de -90°C, sinon des risques de chute brutale de la résistance mécanique risqueraient de se produire. De même, il est exclu de pouvoir opérer à une température supérieure à -40°C, car la résistance mécanique, surtout avec une teneur en eau de 4%, deviendrait alors insuffisante. Avantageusement, on ne doit pas opérer à une température supérieure à -50°C, assurant une résistance mécanique au moins égale à 25 kg-cm2.First of all, it is found that the mechanical strength is higher the higher the water content. We also note that the mechanical resistance increases rapidly from -10 ° C to approximately -110 ° C for curves B and D (water content of 6%) and up to approximately -95 ° C for curves A and C (4% water content) then decreases very suddenly. From these curves, it emerges that the refrigeration temperature must in any case not drop below -110 ° C and preferably must not drop below -90 ° C, otherwise the risk of a sudden drop in the mechanical resistance may occur. Similarly, it is excluded to be able to operate at a temperature above -40 ° C, because the mechanical strength, especially with a water content of 4%, would then become insufficient. Advantageously, one should not operate at a temperature above -50 ° C, ensuring a mechanical strength at least equal to 25 kg-cm2.

Il faut noter que le relevé de ces courbes A, B, C, D, a été fait dans des conditions dites de refroidissement "rapide" de l'ordre d'une ou quelques minutes (vitesse de propagation de l'ordre du centimètre/minute -0,5 à 1,5 cm/mn), et qu'on obtient des résultats très différents en cas de refroidissement lent, de l'ordre de 30 minutes. Ainsi la température "critique" relevée sur les courbes de l'ordre de -110°C (teneur en eau de 6%) ou de -95°C (teneur en eau de 4%) est une caractéristique spécifique au refroidissement "rapide" et ne se retrouve nullement au refroidissement lent, où les maxima de*résistance mécanique sont extrêmement applatis, en sorte que la mise en oeuvre d'un refroidissement lent conduirait à une gamme de températures utilisables considérablement plus large que celle susceptible en refroidissement "rapide". Or une propagation "rapide",par conduction et/ou gazage, du front froid est indispensable industriellement.It should be noted that the reading of these curves A, B, C, D, was made under conditions known as "rapid" cooling of the order of one or a few minutes (propagation speed of the order of a centimeter / minute -0.5 to 1.5 cm / min), and that very different results are obtained in the event of slow cooling, of the order of 30 minutes. Thus the "critical" temperature noted on the curves of the order of -110 ° C (water content of 6%) or -95 ° C (water content of 4%) is a specific characteristic of "rapid" cooling. and is found not to slow cooling, where maxima * mechanical strength are extremely flattened, so that the implementation of a slow cooling would lead to a usable temperature range considerably broader than likely cooling "fast" . However, a "rapid" propagation, by conduction and / or gassing, of the cold front is essential industrially.

Claims (28)

1. - Procédé de fabrication de pièces métalliques par moulage, du genre où l'on élabore, en mettant en oeuvre des parois de formage, telles que châssis et modèle, et à partir d'un matériau de moulage constitué de particules solides et d'eau, une structure rigide destinée à servir, soit de moule recevant le métal en fusion, soit de noyau destiné à être placé dans un tel moule, selon lequel la rigidité de ladite structure est assurée par refroidissement à une température nettement inférieure à la prise en glace, à l'aide d'un fluide réfrigérant, et selon lequel, après coulée et solidification du métal, on procède au décochage et l'on recycle le matériau de moulage pour être à nouveau conformé en une nouvelle structure rigide comme décrit ci-dessus, caractérisé par la combinaison des mesures suivantes : a) on assure une teneur en eau du matériau de moulage dans une proportion massique eau/ma- tériau comprise entre 3 et 6% et avantageusement entre 4 et 5%. b) on assure un refroidissement rapide du matériau de moulage à une température comprise entre -40°C et -110°C et de préférence entre -50°C et -90°C. 1. - A method of manufacturing metal parts by molding, of the type in which it is worked out, using forming walls, such as frame and model, and from a molding material consisting of solid particles and d water, a rigid structure intended to serve either as a mold receiving the molten metal, or as a core intended to be placed in such a mold, according to which the rigidity of said structure is ensured by cooling to a temperature markedly lower than the setting in ice, using a coolant, and according to which, after casting and solidification of the metal, we proceed to unhooking and recycle the molding material to be again shaped into a new rigid structure as described below above, characterized by the combination of the following measures: a) a water content of the molding material is ensured in a mass / water / material proportion of between 3 and 6% and advantageously between 4 and 5%. b) rapid cooling of the molding material is ensured at a temperature between -40 ° C and -110 ° C and preferably between -50 ° C and -90 ° C. 2. - Procédé de fabrication de pièces métalliques selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'humidification du matériau de moulage est au moins en partie effectuée avant son introduction entre les parois de formage.2. - A method of manufacturing metal parts according to claim 1, characterized in that the humidification of the molding material is at least partly carried out before its introduction between the forming walls. 3. - Procédé de fabrication de pièces métalliques selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau de moulage à l'état insuffisamment humidifié est préalablement refroidi avant son introduction entre les parois de formage ; et l'on assure le complément d'humidification par une distribution homogène d'eau dans le matériau au cours de son transfert vers lesdites parois de formage.3. - A method of manufacturing metal parts according to claim 1, characterized in that the molding material in the insufficiently humidified state is previously cooled before its introduction between the forming walls; and additional humidification is ensured by a homogeneous distribution of water in the material during its transfer to said forming walls. 4. - Procédé de fabrication de pièces métalliques selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le matériau de moulage est du sable naturel, une poudre réfractaire, (par exemple de l'alumine) une poudre conductrice, (par exemple du carbone ou un mélange de ces dits matériaux).4. - A method of manufacturing metal parts according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the molding material is natural sand, a refractory powder, (for example alumina) a conductive powder, ( for example carbon or a mixture of these said materials). 5. - Procédé de fabrication de pièces métalliques selon une quelconque des revendications 1, 2 et 4, caractérisé en ce que le refroidissement de la structure intervient par conduction solide entre les parois de formage à l'état refroidi et le matériau de la structure.5. - A method of manufacturing metal parts according to any one of claims 1, 2 and 4, characterized in that the cooling of the structure occurs by solid conduction between the forming walls in the cooled state and the material of the structure. .6. - Procédé de fabrication de pièces métalliques selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on atteint la température spécifiée en 1b par apport d'un réfrigérant régulièrement réparti dans la masse de ladite structure, avantageusement par circulation d'un fluide réfrigérant au travers de ladite structure, avantageusement par insufflation d'un gaz réfrigérant..6. - Method of manufacturing metal parts according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the temperature specified in 1b is reached by adding a coolant regularly distributed in the mass of said structure, advantageously by circulation of a coolant through said structure, advantageously by blowing in a coolant. 7. - Procédé de fabrication de pièces métalliques selon la revendication 6, caractérisé en ce que le réfrigérant régulièrement réparti est constitué de particules réfrigérantes, par exemple de l'azote liquide à l'état de brouillard ou pulvérisé ou de la neige carbonique intimement mélangée avec le matériau de moulage juste avant formation de la structure à rigidifier, avantageusement au cours de l'opération de transfert vers les parois de formage.7. - A method of manufacturing metal parts according to claim 6, characterized in that the regularly distributed coolant consists of coolant particles, for example liquid nitrogen in the mist or sprayed state or dry ice intimately mixed with the molding material just before the structure to be stiffened is formed, advantageously during the transfer operation to the forming walls. 8. - Procédé de fabrication de pièces métalliques selon une quelconque des revendications 1, 2, 4 et 5, caractérisé en ce que les parois de formage sont refroidies par mise en contact avec un fluide réfrigérant.8. - A method of manufacturing metal parts according to any one of claims 1, 2, 4 and 5, characterized in that the forming walls are cooled by contacting with a refrigerant. 9. - Procédé de fabrication de pièces métàlli- ques selon la revendication '8, caractérisé en ce que le refroidissement des parois de formage est effectué par mise en contact extérieur avec une source froide, par exemple une zone de réfrigération, une aspersion ou un bain réfrigérant, etc ...9. - A method of manufacturing metal parts according to claim '8, characterized in that the cooling of the forming walls is carried out by bringing it into external contact with a cold source, by example a refrigeration zone, a sprinkler or a cooling bath, etc ... 10. - Procédé de fabrication de pièces métalliques selon la revendication 8, caractérisé en ce que le refroidissement des parois de formage est assuré par un fluide réfrigérant circulant dans des passages ménagés à cet effet à l'intérieur desdites parois de formage.10. - A method of manufacturing metal parts according to claim 8, characterized in that the cooling of the forming walls is provided by a cooling fluid circulating in passages provided for this purpose inside said forming walls. 11. - Procédé de fabrication de pièces métalliques selon la revendication 6, caractérisé en ce que l' insufflation d'un gaz réfrigérant est effectuée de manière que le gaz traverse la majeure partie de la masse de la structure à rigidifier.11. - A method of manufacturing metal parts according to claim 6, characterized in that the insufflation of a refrigerant gas is carried out so that the gas passes through most of the mass of the structure to be stiffened. 12. - Procédé de fabrication de pièces métalliques selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'une insufflation complémentaire est effectuée dans une zone localisée de la structure à rigidifier, située latéralement à une insufflation principale.12. - A method of manufacturing metal parts according to claim 11, characterized in that an additional insufflation is carried out in a localized area of the structure to be stiffened, located laterally at a main insufflation. 13. - Procédé de fabrication de pièces métalliques selon les revendications 11 ou 12, caractérisé en ce qu'une insufflation est assurée par un passage d'entrée dans la paroi de formage, raccordé à une source de gaz réfrigéré et par un passage de sortie dans la paroi de formage, équipé d'une paroi filtrante de maintien des particules du matériau de moulage.13. - A method of manufacturing metal parts according to claims 11 or 12, characterized in that an insufflation is ensured by an inlet passage in the forming wall, connected to a source of refrigerated gas and by an outlet passage in the forming wall, equipped with a filtering wall for holding the particles of the molding material. 14. - Procédé de fabrication de pièces métalliques selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'un passage d'entrée est formé par le passage normalement prévu dans les parois de formage pour la mise en place du matériau de moulage formant la structure.14. - A method of manufacturing metal parts according to claim 13, characterized in that an inlet passage is formed by the passage normally provided in the forming walls for the introduction of the molding material forming the structure. 15. - Procédé de fabrication de pièces métalliques selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'un passage de sortie est formé par un passage normalement prévu dans les parois de formage pour laisser échapper l'air comprimé servant au transfert et à la mise en place du matériau de moulage.15. - A method of manufacturing metal parts according to claim 14, characterized in that an outlet passage is formed by a passage normally provided in the forming walls to let escape the compressed air used for transfer and setting place the molding material. 16. - Procédé de fabrication de pièces métalliques selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'un passage d'entrée ou de sortie est constitué par un bouchon poreux inséré dans la paroi de formage.16. - A method of manufacturing metal parts according to claim 13, characterized in that an inlet or outlet passage is constituted by a porous plug inserted in the forming wall. 17. - Procédé de fabrication de pièces métalliques selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce qu'un passage d'entrée ou de sortie est constitué par au moins une partie de la paroi de formage construite en matériau poreux.17. - A method of manufacturing metal parts according to claim 12 or 13, characterized in that an inlet or outlet passage is constituted by at least part of the forming wall constructed of porous material. 18. - Procédé de fabrication de pièces métalliques selon une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que le gaz réfrigérant est, soit un gaz réfrigérant par lui-même, comme de l'azote liquide en cours de vaporisation ou un gaz carbonique en cours de détente, soit un gaz refroidi par un fluide-réfrigérant.18. - A method of manufacturing metal parts according to one of claims 1 to 17, characterized in that the refrigerant gas is either a refrigerant gas by itself, such as liquid nitrogen being vaporized or carbon dioxide in during expansion, ie a gas cooled by a coolant. 19. - Installation de fabrication de pièces métalliques par moulage, comprenant des parois de formage, telles que châssis et modèle, des moyens de transfert d'une charge de particules humidifiées entre lesdites parois de formage, caractérisée par des moyens de refroidissement de ladite charge opérant au plus-tôt lors dudit transfert de ladite charge.19. - Installation for manufacturing metal parts by molding, comprising forming walls, such as frame and model, means for transferring a charge of humidified particles between said forming walls, characterized by means of cooling said charge operating at the earliest upon said transfer of said charge. 20. - Installation de fabrication de pièces métalliques par moulage selon la revendication 19, caractérisée en ce que les moyens de refroidissement comprennent des moyens de distribution régulièrement répartie d'un réfrigérant dans la masse de matériau en particules.20. Installation for manufacturing metal parts by molding according to claim 19, characterized in that the cooling means comprise means for regularly distributing a coolant in the mass of particulate material. 21. - Installation de fabrication de pièces métalliques par moulage selon la revendication 20, caractérisée en ce que les moyens de distribution d'un réfrigérant comprennent des moyens d'insufflation d'un gaz réfrigérant.21. - Installation for manufacturing metal parts by molding according to claim 20, characterized in that the means for distributing a refrigerant comprise means for blowing a refrigerant gas. 22. - Installation de fabrication de pièces métalliques par moulage selon la revendication 20, caractérisée en ce que les moyens de distribution d'un réfrigérant comprennent des moyens de distribution d'un agent réfrigérant à l'état finement divisé à l'entrée des parois de formage.22. - Installation for manufacturing metal parts by molding according to claim 20, characterized in that the means for distributing a refri manager include means for distributing a refrigerant in a finely divided state at the entrance to the forming walls. 23. - Installation de fabrication de pièces métalliques par moulage selon la revendication 19, caractérisée en ce que les moyens de refroidissement comprennent au moins une paroi de formage, le cas échéant un modèle inséré mis en contact avec un agent réfrigérant.23. - Installation for manufacturing metal parts by molding according to claim 19, characterized in that the cooling means comprise at least one forming wall, if necessary an inserted model brought into contact with a refrigerant. 24. - Installation de fabrication de pièces métalliques par moulage selon la revendication 23, caractérisée en ce que la mise en contact de l'agent réfrigérant s'effectue par des canaux de circulation d'un fluide réfrigérant à l'intérieur d'au moins une paroi de formage, le cas échéant, à l'intérieur d'un modèle inséré, le cas échéant par l'intermédiaire d'un système formant un caloduc.24. - Installation for manufacturing metal parts by molding according to claim 23, characterized in that the contacting of the refrigerant is effected by channels for circulation of a refrigerant inside at least a forming wall, if necessary, inside an inserted model, if necessary by means of a system forming a heat pipe. 25. - Installation de fabrication de pièces métalliques par moulage selon la revendication 20, caractérisée en ce que les moyens de distribution de fluide réfrigérant comprennent une buse de pulvérisation d'un fluide réfrigérant placée à l'entrée des parois de formage.25. - Installation for manufacturing metal parts by molding according to claim 20, characterized in that the means for distributing coolant comprise a nozzle for spraying a coolant placed at the entrance to the forming walls. 26. - Installation de fabrication de pièces métalliques par moulage selon la revendication 21, caractérisée en ce que les moyens d'insufflation comprennent des passages d'entrée et de sortie ménagés dans les parois de formage et un dispositif d'insufflation adapté à être placé en regard d'au moins un passage d'entrée, ledit dispositif d'insufflation étant alimenté en gaz, soit sous pression avec détente cryogénique, soit préalablement réfrigéré.26. - Installation for manufacturing metal parts by molding according to claim 21, characterized in that the insufflation means include inlet and outlet passages formed in the forming walls and an insufflation device adapted to be placed opposite at least one inlet passage, said insufflation device being supplied with gas, either under pressure with cryogenic expansion, or previously refrigerated. 27. - Installation de fabrication de pièces métalliques par moulage selon la revendication 21, caractérisée en ce que les passages de sortie, le cas échéant, les passages d'entrée, sont équipés de filtres ou de parois poreuses.27. - Installation for manufacturing metal parts by molding according to claim 21, characterized in that the outlet passages, if necessary, the inlet passages, are equipped with filters or porous walls. 28. - Installation de fabrication de pièces métalliques par moulage selon la revendication 27, caractérisée en ce que les parois poreuses constituent au moins une partie des parois de formage, le cas échéant du modèle inséré.28. Installation for manufacturing metal parts by molding according to claim 27, characterized in that the porous walls constitute at least a part of the forming walls, where appropriate of the inserted model.
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