FR2653694A1 - Procedes et appareil pour la coulee de metaux par contre-gravite, notamment de metaux reactifs, avec l'air. - Google Patents

Abstract

Procédés et appareil pour la coulée par contregravité de métaux, notamment de métaux réactifs tels que certains alliages qui contiennent des éléments qui réagissent avec l'air aux températures de coulée pour former des oxydes et/ou des nitrures préjudiciables aux produits moulés.

Description

La présente invention concerne des procédés et

un appareil destinés à la coulée de métaux par contre-

gravité, notamment de métaux réactifs, tels que certains alliages, contenant des éléments réactifs avec l'air aux

températures de coulée, formant des oxydes et/ou des ni-

trures, préjudiciables aux produits moulés.

Pour assurer une coulée de bonne qualité avec ces métaux réactifs, toutes les opérations de coulée au cours desquelles le métal se trouve à une température à

laquelle il est réactif avec l'air, doivent être condui-

tes sans air, soit en créant un vide soit en remplaçant l'air par un gaz inerte. Un procédé et un appareil d'utilisation générale pour la coulée par contre-gravité sans air est décrit dans les brevets U.S. 3.863 706 et 3.900 064. Selon ces brevets, un compartiment étanche à l'air, pouvant être mis sous vide, est monté au dessus d'une enceinte étanche à l'air d'un creuset de fusion pour le métal, le compartiment étant en communication avec le creuset par l'intermédiaire d'un conduit étanche à l'air s'étendant depuis le compartiment à travers le sommet de l'enceinte du creuset, le conduit étant muni d'un robinet-vanne de fermeture intermédiaire. Ainsi, l'enceinte du creuset n'est pas exposée à l'atmosphère

ambiante. Une chambre séparable verticalement à l'inté-

rieur du compartiment reçoit et entoure hermétiquement un moule perméable dont l'extrémité inférieure de sa conduite de remplissage fait saillie à partir du fond de

la chambre.

Pour l'utilisation de cet appareil décrit dans

les brevets précités, des lingots de métal fondu desti-

nés à la coulée ont été amenés dans le creuset tandis

que l'enceinte du creuset a été mise sous un vide élevé.

Pour la coulée, le moule est placé dans la chambre à l'intérieur du compartiment, la chambre et le moule sont rendus étanches et mis sous vide et, conjointement avec l'enceinte du creuset, ils sont rechargés en gaz inerte

tel que de l'argon aux mêmes conditions de vide bas.

Avec la vanne de conduit ouverte, la chambre est abais-

sée à travers le conduit jusqu'à ce que l'extrémité en saillie de la conduite de remplissage du moule se situe au dessous de la surface du métal en fusion dans le

creuset. La chambre est alors portée à un vide suffisam-

ment élevé pour provoquer l'écoulement du métal en fu-

sion à travers le passage de remplissage pour combler les cavités du moule. Dès que le métal a suffisamment durci dans les cavités du moule, on élève la pression dans la chambre et dans le compartiment et l'on enlève la chambre de l'enceinte du creuset pour l'amener dans le compartiment pour l'extraction du moule de la chambre

et du compartiment.

Bien que le procédé et l'appareil décrits dans ces brevets aient donné de très bons résultats dans la production de produits de coulée de métaux réactifs à

l'air, la mise en oeuvre du compartiment extérieur au-

tour de la chambre du moule et son conduit équipé d'une

vanne, lequel conduit est raccordé à l'enceinte du creu-

set, implique des équipements onéreux qui compliquent l'opération et imposent des restrictions indésirables dans l'utilisation. Par exemple, il faut prévoir des portes pouvant être rendues étanches sur le compartiment extérieur pour permettre l'accès à la chambre et en vue de l'introduction et de l'enlèvement du moule, ce qui entrave ces opérations. Le compartiment est exposé par conduction à la chaleur de l'enceinte du creuset par le conduit de liaison et lorsque la vanne est ouverte, il

est exposé à la chaleur régnant à l'intérieur de celui-

ci, ce qui complique son refroidissement. L'emplacement

du mécanisme pour la descente ou la remontée de la cham-

bre en partie à l'intérieur du compartiment rend l'étan-

chéification du compartiment extrêmement complexe au niveau des éléments mobiles qui s'étendent dans celui-ci et empêchent également l'accès au mécanisme et au moule

lorsque le compartiment est fermé de façon étanche.

D'autres systèmes de l'art antérieur, bien qu'évitant les équipements complexes décrits ci-dessus, ne parviennent pas à contenir efficacement l'atmosphère inerte à l'intérieur du creuset o se trouve le métal en fusion. Dans sa demande de brevet apparentée U.S. N 4.791 977, l'auteur a tenté d'empêcher la contamination par l'air en maintenant la pression du gaz inerte dans

l'enceinte du creuset en tenant le bain de fusion au-

dessus de la pression atmosphérique tandis que l'encein-

te du creuset était exposée aux conditions ambiantes. On a pensé que le gaz inerte chauffé s'élevant à travers la petite ouverture pratiquée dans l'enceinte du creuset et destinée à recevoir la conduite de remplissage suffirait à empêcher le passage d'air à travers l'ouverture et viendrait en contact avec le bain de fusion. Cependant,

l'inventeur a ultérieurement constaté que la contamina-

tion par l'air continuait à se produire avec des métaux

fortement réactifs. Des recherches ont permis de s'aper-

cevoir que des courants d'air thermiques verticaux ou tourbillons circulant au-dessus du métal en fusion

étaient à l'origine du problème, c'est-à-dire par aspi-

ration de l'air vers le bas à travers le gaz inerte en élévation jusqu'au creuset et en contact avec le métal en fusion. Ces courants d'air étaient connus jusqu'alors en mécanique des fluides sous la désignation de "zones

de Brillion".

La présente invention permet de supprimer le

compartiment de chambre et du moule, ainsi que sa con-

duite à vanne en liaison avec l'enceinte du creuset de l'appareil comme cela est décrit dans les brevets U.S. précités tout en conservant une atmosphère inerte effi-

cace à la surface du métal en fusion.

Ce perfectionnement sensible a été rendu possi-

ble en partie grâce à la conception d'un nouvel appareil dans lequel sont prévus des moyens destinés à espacer la surface supérieure du métal en fusion à une distance de l'atmosphère ambiante suffisante au-delà de l'ouverture pour empêcher que les zones de Brillion n'aspirent l'air vers le bas jusqu'au métal et pour maintenir la surface du métal à cette distance sauf pendant le remplissage du moule. La distance préférée entre la surface supérieure du métal et l'atmosphère ambiante est d'au moins de ,32 cm. On a constaté que cette distance empêche la

contamination imputable aux zones de Brillion aux pres-

sions de gaz inerte rencontrées dans la pratique.

On empêche la contamination du bain de fusion comme suit: l'enceinte du creuset est munie d'un premier couvercle ayant une ouverture apte à recevoir une charge

de métal et l'extrémité libre de la conduite de remplis-

sage, et un second couvercle, mobile latéralement avec des première et seconde ouvertures espacées latéralement entre elles, ainsi qu'une portion ininterrompue au moins

égale au diamètre de l'ouverture dans le premier couver-

cle. La première ouverture du couvercle mobile latérale-

ment est apte à recevoir une charge de métal et la se-

conde ouverture est apte à recevoir l'extrémité libre de la conduite de remplissage. La première ouverture du couvercle mobile et l'ouverture du premier couvercle sont alignées et en communication l'une avec l'autre et avec l'atmospère ambiante pendant le remplissage du creuset avec le métal tout en maintenant un flux de gaz inerte à travers l'enceinte du creuset pour empêcher la contamination par l'air. Après avoir chargé le creuset, on positionne le couvercle mobile pour empêcher l'air de venir en contact avec le métal en fusion. Pendant la

coulée, l'extrémité inférieure de la conduite de rem-

plissage est introduite dans la seconde ouverture du

couvercle mobile et le couvercle mobile est alors dépla-

cé (en déplaçant la conduite de remplissage) pour ali-

gner la conduite de remplissage sur l'ouverture du premier couvercle. L'extrémité libre de la conduite de remplissage est alors enfoncée dans le métal en fusion,

après quoi le couvercle mobile est positionné pour empê-

cher que l'air ne vienne en contact avec le métal en

fusion.

Dans un mode de réalisation préféré, on empêche la contamination par l'air en établissant une atmosphère de gaz inerte sensiblement exempte d'air dans l'enceinte du creuset et en introduisant ensuite dans la première

ouverture du couvercle mobile une conduite apte à espa-

cer la surface supérieure du métal dans le creuset à une

distance de l'atmosphère ambiante suffisante pour em-

pêcher que les courants d'air en circulation n'aspirent l'air à travers la première ouverture et l'ouverture du premier couvercle vers le bas jusqu'au métal lorsque la première ouverture et l'ouverture du premier couvercle sont alignées et en communication l'une sur l'autre et avec l'atmosphère ambiante. Le couvercle mobile est alors déplacé pour aligner la conduite, la première ouverture du couvercle mobile, et l'ouverture du premier couvercle l'une sur l'autre tout en maintenant un flux de gaz inerte à travers l'enceinte du creuset. Si on le souhaite, on peut alors charger du métal dans le creuset

par l'intermédiaire de la conduite, de la première ou-

verture du couvercle mobile, et de l'ouverture du pre-

mier couvercle.

Dans un autre mode de réalisation préféré, on empêche la contamination par l'air en positionnant le couvercle mobile pour bloquer l'ouverture du premier couvercle menant au métal en fusion tout en maintenant l'enceinte du creuset sous atmosphère de gaz inerte,

sensiblement exempte d'air.

Pendant le processus d'introduction, la chambre de moule est de préférence mise sous vide de façon à créer à l'intérieur du moule une pression inférieure à

la pression de gaz inerte dans l'enceinte du creuset.

Un avantage de cet appareil et de ce procédé est que la coulée peut être conduite sans les enceintes étanches complexes de l'art antérieur. Dans ce but, la conduite de remplissage présente une surface imperméable au gaz et une pression suffisante de gaz inerte est maintenue dans l'enceinte du creuset pour empêcher que

l'air ne parvienne à l'intérieur de l'enceinte du creu-

set par l'ouverture à partir d'une source d'air. De pré-

férence, la pression de gaz inerte est légèrement au-

dessus de la pression atmosphérique. Les pertes de gaz inerte dans l'atmosphère par l'ouverture sont minimes dans la mesure o le gaz inerte est de l'argon (densité supérieure à l'air) ou de l'azote (densité légèrement inférieure à l'air) ou un autre gaz ayant une densité au moins approximativement égale à celle de l'azote dans

les mêmes conditions.

On a de cette manière non seulement supprimé la complexité des appareils de l'art antérieur mais il est également désormais possible, au moyen d'une conduite de remplissage de longueur appropriée, de maintenir la chambre de moule espacée de l'enceinte du creuset et isolée thermiquement de celle-ci par une couche d'air

atmosphérique ou de gaz inerte, permettant un refroi-

dissement plus efficace et moins onéreux de la chambre.

En outre, la conduite de remplissage est accessible pendant la coulée pour des opérations telles que le sertissage comme cela est décrit par exemple dans le

brevet U.S. 4.589 466.

Un avantage supplémentaire, utile dans le moula-

ge de grosses pièces, est la réduction du temps néces-

saire pour évacuer le système par pompage et le remplir

de gaz inerte.

Un couvercle de vide amovible comportant un ver-

rou de chargement est de préférence fixé de façon étan-

che sur l'enceinte du creuset et capable de résister à un vide poussé de l'enceinte. Pour amener du métal fondu

au creuset, un lingot de métal est introduit par le ver-

rou de chargement dans le creuset. Après avoir fait fon-

dre le métal sous vide, on remplit l'enceinte de gaz inerte et l'on enlève le couvercle de vide en vue de la

coulée.

Du gaz inerte supplémentaire à celui provenant de l'enceinte de creuset peut être amené dans la chambre de moule pour faciliter les opérations de rinçage et/ou

pour élever la pression dans la chambre ultérieurement.

Les avantages d'une liaison de mise sous vide avec le moule selon le brevet U.S. précité n 4.791 977 sont

également pris en compte.

On va maintenant décrire des modes de réali-

sation préférés avec référence au dessin dans lequel: les figures 1 et 2 sont des vues latérales transversales schématiques d'un appareil préféré de

l'invention, illustrant les étapes fonctionnelles suc-

cessives. La figure 3 est une vue similaire de l'appareil

montrant le rechargement du métal dans le creuset.

Sur les figures 1 et 2, un creuset 62 destiné au

métal en fusion ayant une surface supérieure 64 est en-

fermé dans une structure de façon générale en forme de

caisson, désigné de façon générale par la référence nu-

mérique 60. L'intérieur des parois de l'enceinte 60 peuvent être munies d'un serpentin ou de plusieurs serpentins (non représentés) pour la circulation du fluide de refroidissement tel que de l'eau ou encore on peut prévoir des doubles parois, espacées de façon à permettre le passage du réfrigérant entre elles. Le

creuset 62 est encastré dans un bloc d'isolation élec-

trique réfractaire 70, contenant un serpentin de chauf-

fage par induction 72 entourant le creuset.

L'enceinte du creuset 60 est munie d'un couver-

cle amovible 96. Le couvercle amovible 96 comporte une ouverture 98 dans laquelle est logé un couvercle 100 (qui peut être réalisé à partir de panneaux de fibres

réfractaires, perméables au gaz). Le couvercle 100 com-

porte une ouverture 102 dimensionnée pour recevoir un lingot métallique d'un diamètre approximatif de 7,62 cm

et pour recevoir librement à travers celle-ci l'extré-

mité inférieure 44 de la conduite de remplissage 40 de

l'appareil de moulage sous vide 10, montré sur les fi-

gures 2 et 3.

Un couvercle mobile 104 repose sur le couvercle 100. Le couvercle 104 présente des ouvertures 106 et

108. Le diamètre de l'ouverture 106 est approximative-

ment le même que celui de l'ouverture 102 étant donné qu'elle doit également recevoir un lingot métallique de

7,62 cm de diamètre pendant le chargement du creuset 62.

L'ouverture 108 est plus petite car (comme cela sera expliqué ci-dessous) elle n'est censée recevoir que l'extrémité inférieure 44 de la conduite de remplissage

de l'appareil de moulage 10 qui a un diamètre d'envi-

ron 3,83 cm jusqu'à 4,44 cm. Le couvercle 104 qui est réalisé en un matériau réfractaire approprié perméable ou non perméable au gaz tel qu'un verre résistant à la chaleur, peut être déplacé latéralement sur le couvercle pour obturer l'ouverture 102; ainsi l'espacement entre les ouvertures 106 et 108 est au moins égal au

diamètre de l'ouverture 102.

Un couvercle de vide refroidi 110 comportant un verrou de chargement 112 destiné à recevoir un lingot de

métal est placé sur le couvercle 96 pendant la prépara-

tion du bain de fusion, après quoi il est enlevé pour permettre la coulée. Un chapeau d'étanchéité au vide 114

est placé sur le verrou de chargement 112 pendant l'opé-

ration de coulée.

L'enceinte 60 comporte une liaison 86 avec un appareil de pression différentielle (non représenté) capable d'évacuer l'enceinte de creuset 60 jusqu'à un

vide élevé lorsque l'enceinte est fermée hermétiquement.

Une liaison 88 est également prévue avec une source de

gaz inerte (non représentée).

Un avantage de l'appareil décrit ci-dessus est qu'il convient à la coulée sans air en liaison avec l'appareil de coulée simplifié selon le brevet U. S.

4.589 466. Cependant, il est préféré d'utiliser le per-

fectionnement à celui-ci et qui fait l'objet du brevet

U.S. apparenté précité n 4.791 977, montré sur le des-

sin. L'appareil de moulage 10 comporte une chambre de chargement 12 séparable, pouvant être rendue étanche et

qui est montée sur un support mobile verticalement 14.

La chambre 12 est constituée de deux parties rendues

étanches entre elles par un joint torique (non repré-

senté) et dont l'ouverture et la fermeture dans la di-

rection verticale s'effectuent au moyen d'un système approprié (non représenté). La chambre 12 comporte dans sa paroi de support de moule inférieure une ouverture centrale 18 destinée à supporter un moule perméable au

gaz, désigné de façon générale par la référence numé-

rique 20 et montré ici sous la forme d'un moule du type en coquille, avec un passage de remplissage vertical 22

muni d'une extrémité inférieure 24 destinée à l'intro-

duction du métal en fusion dans les cavités de moule 26.

Dans sa paroi supérieure, la chambre 12 dispose d'une liaison 16 avec un appareil de pression différentielle

(non représenté).

Il est prévu une conduite de remplissage imper-

méable 40 présentant une portion supérieure évasée four-

nissant une bride supérieure 42 s'étendant radialement

vers l'extérieur avec une portion inférieure 44 s'éten-

dant verticalement vers le bas. La bride supérieure 42

est intercalée de façon étanche entre la paroi de sup-

port de moule inférieure de la chambre 12 et l'extrémité inférieure du moule 20 autour de son ouverture 24 au moyen d'un joint d'étanchéité 24a. La portion inférieure

44 s'étend à travers l'ouverture centrale 18 de la cham-

bre 12 et verticalement vers le bas à partir de celle-

ci. Un vérin hydraulique 34 relié au support mobile 14 est prévu pour déplacer de façon relative le creuset 60 et la chambre 12 avec le moule 20 en rapprochement et en

éloignement l'un de l'autre en faisant monter ou descen-

dre sélectivement la chambre 12 avec le moule 20. Bien que cela ne soit pas montré sur les dessins, chacune des

moitiés séparables de la chambre de moule 12 peut com-

porter des moyens destinés à refroidir l'intérieur, tel qu'un serpentin périphérique, ou un espace de passage

entre des parois doubles reliées à une source de réfri-

gérant qui peut être de l'eau.

L'appareil à pression différentielle peut être

actionné sélectivement de façon à appliquer, par l'in-

termédiaire d'un liaison 16a avec un appareil à pression différentielle (non représenté), une pression inférieure à l'intérieur du moule 20 par rapport à la pression qui est simultanément produite dans la chambre 12 par la

liaison 16. De préférence, un obturateur poreux 47, for-

tement perméable au gaz mais non au métal, recouvre une

ouverture du dessus du moule 20 sur le passage de rem-

plissage 22 et l'embouchure de la liaison 16a est rendue étanche par rapport au-dessus du moule sur l'obturateur J1

47 par des moyens d'étanchéité 46, permettant à l'obtu-

rateur poreux 47 et à la partie intérieure du moule au-

dessous de celui-ci d'être sélectivement exposés par

l'intermédiaire de la liaison 16a à une pression infé-

rieure à la pression qui est produite dans la chambre 12. Des moyens d'étanchéité 48 empêchent les fuites entre le canal 45 et la chambre 12. Les liaisons 16 et 16a peuvent être à destination de différents systèmes de pompage sous vide ou à destination d'un seul système muni des commandes de vannes appropriées pour fournir

des pressions différentes dans les deux liaisons.

Pour la coulée, le métal en fusion est amené dans le creuset 62 sous une atmosphère de gaz inerte essentiellement sans air comme suit: avec le couvercle sous vide 110 en place comme cela est montré à la figure 1, on introduit un lingot de métal dans le creuset 62 par le verrou de chargement 112 et par les ouvertures 102, 106. Le joint d'étanchéité sous vide 114 est alors appliqué sur le verrou 112 et l'enceinte est évacuée par la liaison 86 pour obtenir une condition sensiblement

exempte d'air. Une bobine de réduction 72 est alors ac-

tionnée pour faire fondre le lingot. S'il est souhaita-

ble d'ajouter davantage de métal, l'enceinte est alors rechargée en gaz inerte jusqu'à une pression d'environ 75 pm de Hg, et un flux de gaz inerte est établi pour maintenir cette pression et empêcher l'air de pénétrer dans le chapeau du verrou de chargement 112. Tant que l'extrémité ouverte du verrou 112 se trouve à bonne distance de l'atmosphère ambiante (par exemple au moins à 20,32 cm), la contamination imputable au courant d'air

de circulation (zones de Brillion) aspirant l'air à tra-

vers les ouvertures 102 et 106 et le mettant en contact avec le bain de fusion ne peut se produire. Lorsque le bain de fusion a atteint la température souhaitée, du

gaz inerte à la pression désirée est admis dans l'en-

ceinte par l'intermédiaire de la liaison 88 et le joint

d'étanchéité 114 est enlevé. On déplace alors le couver-

cle 104 latéralement (pendant que l'enceinte du creuset 62 se trouve sous atmosphère de gaz inerte) au moyen d'un fil (non représenté) pour obturer l'ouverture 102, et l'on enlève le couvercle de vide 110. Sur la figure 2, pendant la coulée, la chambre 12 est déplacée par le vérin 34 qui fournit le mouvement

relatif de la conduite de remplissage 40 et de l'encein-

te de creuset 60 pour amener la conduite de remplissage

dans l'ouverture 108 du couvercle mobile 104 (figure 3).

L'appareil de moulage 10 et le couvercle 104 sont alors déplacés latéralement de façon que l'ouverture se trouve

alignée sur l'ouverture 102 du couvercle 100 (figure 2).

L'étape suivante consiste à introduire l'extrémité de la conduite de remplissage 44 par l'ouverture 102 sous la

surface du métal en fusion.

Pour remplir le moule, on applique une pression différentielle réduite à l'intérieur de celui-ci par l'intermédiaire d'un passage vertical 22 en agissant sur la liaison 16a afin que l'argon et le métal en fusion

remontent par la conduite de remplissage 40 et remplis-

sent le passage vertical 22, dans ce dernier la diffé-

rence de pression métallostatique dans le passage ver-

tical 22 entraîne également le flux latéral jusque dans les cavités de moule 20. Simultanément, une seconde pression égale à ou supérieure à la pression appliquée par la liaison 16a, mais inférieure à la pression sur le métal en fusion dans le creuset 62 est appliquée sur la chambre 12, et ainsi à l'extérieur du moule 20, par l'intermédiaire de la liaison 16, de façon à assurer le

remplissage des cavités de moule 26 avec le métal en fu-

sion. Cette seconde pression doit suffire au remplissage

des cavités de moule 26. Dès que le remplissage est ter-

miné, la pression entourant le moule 20 peut être aug-

mentée tout en maintenant une basse pression à l'inté-

rieur du moule, afin d'améliorer la qualité du produit et réduire les contraintes de traction à la rupture dans le moule. on élèvera la pression dans la chambre 12 en y faisant entrer du gaz inerte par l'intermédiaire de la liaison 50 tant que le métal de la coulée demeure à la température réactive. Dès que le moulage est terminé, on rétablit les

pressions obtenues par les liaisons 16 et 16a à la va-

leur de la pression atmosphérique. On enlève alors par-

tiellement la conduite de remplissage 40 pour l'éloigner de l'ouverture 102 tout en la laissant dans l'ouverture 108. Ensuite, l'appareil de moulage 10 et le couvercle 104 sont déplacés latéralement de façon que l'ouverture 102 soit à nouveau revêtue du couvercle 104, après quoi on enlève totalement la conduite de remplissage 40 de

l'ouverture 108. On ouvre alors la chambre 12 et le mou-

le rempli 20 et la conduite de remplissage 40 sont enle-

vés en préparation d'un autre cycle de moulage.

L'utilisation de la liaison 16a et le procédé de fonctionnement décrit cidessus sont préférés mais non essentiels. En supprimant la liaison 16a, le procédé tel

que décrit n'est modifié qu'en ce que la basse tempéra-

ture entraînant le remplissage des cavités de moule est produite entièrement dans la chambre 12 par la liaison 16, les basses pressions extérieures sur le moule étant transmises dans sa partie intérieure à travers son corps

poreux. Les résultats ne sont généralement pas aussi sa-

tisfaisants qu'en présence des deux liaisons sous vide

actionnées selon le principe des températures différen-

tielles. Les impuretés ne sont pas enlevées du système de moule aussi efficacement pendant le remplissage des cavités et la pression extérieure sur le moule devra, pour obtenir un remplissage approprié être inférieure ce qui entraîne une plus grande charge pondérale de métal sur le moule. Cependant, le procédé et l'appareil sont nettement supérieurs à ceux de l'art antérieur même sans la liaison 16a. Sur la figure 3, pour recharger le creuset 62 (qui est toujours sous atmosphère inerte) en métal additionnel en vue d'un nouveau cycle de moulage, il n'est pas nécessaire d'utiliser le couvercle sous vide 110. A la place, on introduit une conduite à bride ou collerette 116 d'une longueur approximative de 30,48 cm dans l'ouverture 106 du couvercle 104. On déplace alors le couvercle 104 latéralement (soit en utilisant

un fil (non représenté) soit en réintroduisant la con-

duite de chargement 40 dans l'ouverture 108) tout en maintenant à travers l'enceinte de creuset 62 un flux d'argon suffisant pour maintenir une pression d'argon d'environ 75 vm de Hg de façon à aligner les ouvertures 106 et 102. On introduit ensuite une charge de métal par la conduite 116 et les ouvertures 106 et 102 et l'on procède à la fusion sous atmosphère de gaz inerte. Etant

donné que la conduite 116 conserve une distance suffi-

samment importante (par exemple d'environ 20,32 cm)

entre la surface du lit de fusion et l'atmosphère ambi-

ante, on évite la contamination du lit de fusion imputa-

ble au courant d'air en circulation (zones de Brillion).

Le moule choisi pour illustrer l'invention sur le dessin est en céramique liée à haute température du type destiné à des pièces multiples. On comprendra toutefois qu'il ne s'agit que d'un type illustratif et que tout autre type de moule peut être utilisé tel que des moules au sable lié à basse température pour des pièces uniques ou multiples et de différentes tailles et configurations, les choix étant augmentés lorsque l'on prévoit et que l'on utilise la liaison basse température

16a tel que cela a été décrit.

Claims (23)

REVENDICATIONS

1. Procédé de coulée par contre-gravité de métal en fusion en excluant l'air dans un moule (20) perméable au gaz, rendu étanche dans une chambre (12) pouvant être mise sous vide avec une conduite de remplissage (40) pour les cavités (26) de moule (20) ayant une extrémité libre faisant saillie à partir de celles-ci, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: amener du métal en fusion pour la coulée dans un creuset (62) à l'intérieur d'une enceinte (60) sous une atmosphère de gaz inerte sensiblement exempte d'air, l'enceinte (60) étant exposée à l'atmosphère ambiante, l'enceinte (60) ayant un premier couvercle muni d'une

ouverture apte à recevoir une charge de métal et l'ex-

trémité libre de la conduite de remplissage (40) à tra-

vers celle-ci et un second couvercle mobile latéralement placé au-dessus du premier couvercle avec des première et seconde ouvertures espacées latéralement l'une de l'autre et une surface ininterrompue supérieure ou égale

au diamètre de l'ouverture du premier couvercle, la pre-

mière ouverture étant apte à recevoir une charge de métal et la seconde ouverture étant apte à recevoir l'extrémité libre de la conduite de remplissage (40),

l'ouverture du premier couvercle et la première ouvertu-

re du couvercle mobile étant alignées et en communica-

tion l'une avec l'autre pendant l'amenée du métal en fusion au creuset (62); agencer le couvercle mobile de façon à empêcher l'air de venir en contact avec le métal en fusion dans le creuset (62); introduire l'extrémité libre de la conduite de remplissage (40) à travers la seconde ouverture du couvercle mobile et déplacer ensuite le couvercle mobile

pour aligner l'extrémité libre de la conduite de rem-

plissage (40) sur l'ouverture du premier couvercle;

déplacer de façon relative la conduite de rem-

plissage (40) et l'enceinte (60) du creuset (62) pour que l'extrémité libre de la conduite de remplissage (40) fasse saillie sur une position située sous la surface du métal en fusion dans le creuset, et évacuer la chambre (12) pour produire à l'intérieur du moule (20) une

pression suffisamment inférieure à la pression de l'at-

mosphère de gaz inerte dans l'enceinte (60) du creuset (62) pour que le métal en fusion monte par la conduite de remplissage de façon à combler les cavités (26) du moule (20);

déplacer dans le sens contraire de façon rela-

tive la conduite de remplissage (40) du moule (20) et l'enceinte (60) du creuset (62) pour enlever la conduite de remplissage du métal en fusion; et disposer le couvercle mobile de façon à empêcher

l'air de venir en contact avec le métal en fusion.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on empêche l'air de venir en contact avec le métal en fusion en:

établissant une atmosphère de gaz inerte sensi-

blement exempte d'air dans l'enceinte (60) du creuset (62); en introduisant dans la première ouverture du couvercle mobile une conduite apte à espacer la surface supérieure du métal dans le creuset (62) à une distance de l'atmosphère ambiante suffisante pour empêcher les courants d'air de circulation d'aspirer l'air à travers

la première ouverture et l'ouverture du premier couver-

cle vers le bas sur le métal lorsque la première ouver-

ture et l'ouverture du premier couvercle sont alignées

en communication entre elles et avec l'atmosphère am-

biante et; déplacer le couvercle mobile pour aligner la conduite, la première ouverture du couvercle mobile, et

l'ouverture dans le premier couvercle de façon à mainte-

nir un flux de gaz inerte à travers l'enceinte (60) du

creuset (62).

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la distance entre la surface supérieure du métal et l'atmosphère ambiante est supérieure à 20,32 cm.

4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend de plus le chargement du métal dans le creuset (62) par l'intermédiaire de la conduite (40), par la première ouverture dans le couvercle mobile, et

l'ouverture du premier couvercle.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on empêche l'air de venir en contact avec le métal dans le creuset (62):

en établissant une atmosphère de gaz inerte sen-

siblement exempte d'air dans l'enceinte (60) du creuset (62); et

en positionnant la région ininterrompue du cou-

vercle mobile sur l'ouverture du premier couvercle de

façon à bloquer l'ouverture du premier couvercle.

6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé

en ce que la chambre (12) est évacuée tandis que la con-

duite de remplissage (40) et l'enceinte du creuset (62) sont déplacées de façon relative l'une vers l'autre pour aspirer le gaz inerte de l'enceinte (60) et l'amener

dans le moule (20).

7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé

en ce que la portion supérieure de la conduite de rem-

plissage (40) est rendue étanche entre la chambre (12)

et le moule (20).

8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape consistant à amener un flux de gaz inerte dans la chambre (12) extérieurement au moule (20) tandis que l'extrémité libre de la conduite de remplissage (40) se situe au-dessous de la surface du

métal en fusion dans le creuset (62).

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape consistant à prévoir une évacuation séparée des connecteurs à la chambre (12) et

à la partie supérieure du passage de remplissage du mou-

le (20) et maintenir ainsi dans la partie supérieure du passage du moule (20) une pression inférieure à la pression dans la chambre (12) extérieurement au moule (20) pendant au moins une partie du temps o la conduite de remplissage se situe au-dessous de la surface du

métal en fusion dans le creuset (62).

10. Procédé selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que la conduite de remplissage (40) est im-

perméable et en ce qu'il comprend: l'exposition de l'extrémité de la conduite de remplissage (40) et de

l'extrémité ouverte de la conduite à bride à l'atmos-

phère pendant toutes les étapes du déplacement relatif et simultanément en maintenant une pression de gaz inerte suffisante dans l'enceinte (60) du creuset (62)

pour empêcher que l'air atmosphérique ne pénètre à l'in-

térieur de l'enceinte (60).

11. Procédé selon la revendication 10, caracté-

risé en ce que la pression de gaz inerte maintenue dans l'enceinte (60) du creuset (62) est supérieure à la

pression atmosphérique.

12. Procédé selon la revendication 11, caracté-

risé en ce que le gaz inerte est au moins approximati-

vement aussi dense que l'azote.

13. Procédé selon la revendication 12, caracté-

risé en ce qu'il comprend l'opération consistant à isol-

er thermiquement la chambre (12) vis-à-vis de l'enceinte (60) du creuset (62) par l'air atmosphérique ou un gaz inerte sauf pour la communication thermique par et à

travers la conduite de remplissage (40).

14. Procédé selon la revendication 1, caracté-

risé en ce qu'il comprend les opérations consistant à: mettre en place un couvercle sous vide amovible comportant un verrou de chargement (112) et pouvant être rendu étanche par rapport à l'enceinte (60) du creuset (62) et capable de résister à la mise de l'enceinte (60) sous vide poussé; introduire un lingot métallique à travers le verrou de chargement (112) pour l'amener dans le creuset (62) et rendre le verrou (112) étanche; évacuer l'enceinte (60) du creuset (62) et le couvercle sous vide à une basse pression sensiblement exempte d'air et chauffer le lingot dans le creuset (62) pour réduire ce lingot à l'état fondu apte à la coulée; amener un flux de gaz inerte dans l'enceinte (60) du creuset (62) pour y produire une atmosphère de gaz inerte; déplacer latéralement le couvercle mobile de façon qu'il obture l'ouverture du premier couvercle pour empêcher l'air de contaminer le bain de fusion lorsque le couvercle sous vide (110) est enlevé; et

enlever le couvercle sous vide (110).

15. Appareil destiné à couler du métal en fusion en excluant l'air dans un moule (20) perméable au gaz, rendu étanche dans une chambre (12) pouvant être mise sous vide avec une conduite de remplissage (40) pour les cavités du moule (26) ayant une extrémité libre faisant saillie à partir de celui-ci, caractérisé en ce qu'il comprend: un creuset (62) fermé prévu pour l'alimentation en métal en fusion sous une atmosphère de gaz inerte sensiblement exempte d'air; des moyens destinés à déplacer de façon relative la conduite de remplissage (40) et le creuset (62) de

façon que l'extrémité libre de la conduite de remplis-

sage (40) fasse saillie dans, et puisse être retirée de l'enceinte (60) du creuset (62) avec une ouverture pour recevoir l'extrémité libre de la conduite de remplissage (40); et des moyens destinés à évacuer la chambre (12) pour fournir dans l'intérieur du moule (20) une pression suffisamment inférieure à la pression du gaz inerte dans

l'enceinte (60) pour provoquer la montée du métal en fu-

sion par la conduite de remplissage (40) pour remplir les cavités du moule (26), le perfectionnement étant caractérisé en ce que: l'enceinte (60) du creuset (62) est munie d'un premier couvercle avec une ouverture apte à recevoir une charge de métal et l'extrémité libre de la conduite de remplissage (40) à travers celle-ci et un couvercle mobile latéralement placé au-dessus du premier couvercle

avec des première et seconde ouvertures espacées latéra-

lement entre elles et une surface ininterrompue supé-

rieure à ou égale au diamètre de 1 'ouverture dans le premier couvercle, la première ouverture étant apte à recevoir une charge de métal et la seconde ouverture étant apte à recevoir l'extrémité libre de la conduite

de remplissage (40) à travers celle-ci.

16. Appareil selon la revendication 15, caracté-

risé de plus en ce qu'il comprend une conduite placée à l'intérieur de la première ouverture du couvercle mobile apte à espacer la surface supérieure du métal dans le creuset (62) à une distance suffisante de l'atmosphère ambiante pour empêcher l'aspiration de courants d'air en circulation à travers l'ouverture vers le bas jusqu'au métal dans le creuset (62) lorsque la première ouverture du couvercle mobile et l'ouverture du premier couvercle sont alignées et en communication l'une avec l'autre et l'atmosphère ambiante lors de l'amenée d'une charge de

métal en fusion dans le creuset (62).

17. Appareil selon la revendication 16, caracté-

risé en ce que la distance entre la surface supérieure du métal et l'atmosphère ambiante est supérieure à

,32 cm.

18. Appareil selon la revendication 15, caracté-

risé en ce que la portion supérieure de la conduite de remplissage (40) est rendue étanche entre la chambre

(12) et le moule (20).

19. Appareil selon la revendication 15, qui com-

prend des moyens destinés à fournir du gaz inerte à la

chambre extérieurement au moule.

20. Appareil selon la revendication 15, caracté-

risé en ce que les moyens destinés à évacuer la chambre (12) comprennent un connecteur d'évacuation sur une partie supérieure d'un passage de remplissage d'un moule

(20), et des moyens servant à assurer une pression infé-

rieure dans le connecteur à la pression dans la chambre

(12) à l'extérieur du moule (20).

21. Appareil selon la revendication 15, caracté-

risé en ce que la conduite de remplissage (40) est im-

perméable et des moyens sont prévus pour amener le gaz inerte à l'enceinte (60) du creuset (62) à un débit de façon à maintenir une pression de gaz dans l'enceinte suffisante pour empêcher l'air atmosphérique ou le gaz

inerte de pénétrer à l'intérieur de celle-ci.

22. Appareil selon la revendication 15, caracté-

risé en ce que la chambre (12) est espacée suffisamment

de l'enceinte (60) du creuset (62) pour être thermique-

ment isolée de celui-ci par l'air atmosphérique sauf

pour la communication thermique par la conduite de rem-

plissage (40).

23. Appareil selon la revendication 15, caracté-

risé en ce qu'il comprend un couvercle sous vide amovi-

ble (110) comportant un verrou de chargement (112) et pouvant être rendu étanche par rapport à l'enceinte (60) du creuset (62) et capable de résister à l'évacuation de

l'enceinte (60) à un vide poussé.