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Publication number: BE565457A
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Description


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   La présente invention est relative aux procédés et   appa-.   reils pour le moulage sous pression et a pour but de prévoir un nouveau procédé et un nouvel appareil pour la production de piè- ces coulées creuses sans utilisation d'un noyau dans le moule . 



   Suivant l'invention, on prévoit un procédé de moulage sous pression du type dans lequel la matière fondue est chassée dans un moùle refroidi, par une pression, caractérisé en ce que, 

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 après qu'une partie de la matière fondue s'est solidifiée pour former une coquille au contact de la surface du moule, au moins . une partie de la matière non solidifiée restante est enlevée de l'intérieur de la coquille, le résultat étant un objet creux. 



   Ce procédé comprend avantageusement les phases   suivantes.   



   (a) on chasse la matière fondue dans un moule à pièces multiples pratiquement fermé dont la surface interne est maintent à une température inférieure à celle de la matière fondue; (b) on retient la matière dans le moule pendant une pé- riode de temps prédéterminée; (c) on enlève ensuite rapidement toute matière non soli-   difiée   hors du moule; (d) on ouvre le moule et on enlève la coquille solidifiée de matière hors du moule; et (e) on refroidit le moule au moins pendant que la   matière-   y est retenue. 



   La matière est maintenue convenablement sous pression dans le moule pendant une période de temps prédéterminée. 



   De façon avantageuse, le transfert de la matière moulée dans et/ou hors du moule est   révisé   à une vitesse telle que la période de temps prise par le transfert n'est pas supérieure à la période durant laquelle la matière est retenue sous pression dans le moule, et est de préférence sensiblement inférieure à cette période. 



   L'air ou le gaz se trouvant dans le moue sont, de préfé- rence, évacués avant l'injection de la matière fondue. 



   Suivant une caractéristique de   l'invention)on   prévoit dans un appareil de moulage sous pression pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-avant, la combinaison, avec un cylindre de chargement, de moyens pour entretenir l'alimentation du cylindre en matière fondue, de moyens pour garder le cylindre chaud, d'une tuyère de débit une extrémité de ce cylindre, d'un moule pou- vant présenter un orifice qui s'engage sur la tuyère durant la 

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 coulée, de moyens pour fixer le moule avec son orifice en enga- gement avec cette tuyère, de moyens pour refroidir ce moule, de moyens pour appliquer une pression au contenu du cylindre de chargement, et de moyens pour décharger rapidement la matière fondue non désirée, hors du moule. 



   Suivant une caractéristique de l'invention, le moule peut être monté au-dessus du cylindre de chargement avec son orifice d'entrée située à ou près de   l'extrémité   inférieure du moule. 



   Dans une construction préférée, le cylindre de charge- ment est pourvu d'un piston dont une course dans un sens injecte de la matière dans le moule et dont la course de retour retire la matière non utilisée hors du moule. Le sens de la course d'in- jection du piston est, de préférence, ascendant en direction du moule, et la course de retour est donc descendante. 



   Deux formes de réalisation de l'invention seront décrites ci-après avec référence aux dessins annexés à titre d'exemple. 



   La figure 1 est une vue en coupe schématique d'une ma- chine de l'invention. 



   La figure 2 est une vue d'une des moitiés, de moule. 



   La figure 3 est une vue en coupe schématique d'une ma- chine modifiée de l'invention. 



   La machine de la figure 1 comprend une table 11 qui por- te sur son coté inférieur un réservoir 12 pour la matière fondue 13 à utiliser dans la production d'objets coulés sous pression creux. Le réservoir 12 est entouré d'un bain d'huile 14 qui peut   être   maintenu à une température élevée pour chauffer le réser- voir ou au moins pour y maintenir la matière à l'état fluide. 



  Une colonne creuse 15 est prévue dans le réservoir 12 pour cons- tituer un cylindre de chargement 16. Une ouverture d'entrée 17 est prévue dans la colonne 15 de sorte que la matière fondue 13 peut pénétrer dans le cylindre 16 en provenance du réservoir 12. 

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   . 



  Cette ouverture 17 peut être fermée par un bouchon 18 supporté par le plongeur 19 d'un vérin pneumatique 21 à double effet, agissant comme on le décrira ci-après. Un piston 22 peut être animé d'un mouvement alternatif dans le cylindre   16 de   la maniè- re décrite ci-après. Les pistons'19 et 22 sont entourés par des conduits 23 traversant le bain d'huile 14, de manière que ces pistons ne créent pas de perturbations dans l'huile lorsqu'ils fonctionnent. 



   A l'extrémité supérieure du cylindre de chargement 16, est prévue une tuyère 24 qui comporte un élément de chauffage   25   et qui saillit du cylindre 16 à travers la table 11 jusqu'en un point où il peut être mis en engagement avec un moule 26. Celui- ci a une capacité de chaleur élevée et est en deux parties 27 et 28, la partie 27 étant fixée à la table 11. L'autre partie de moule 28 peut glisser sur des tiges de guidage 29 fixées parallè- lement à la table 11 pour assurer une mise en concordance correc- te des parties 27 et 28 lorsque le moule est fermé. La partie de moule 28 peut glisser sous l'action d'un vérin pneumatique auxi- liaire 30 à double effet par l'intermédiaire d'un agencement à éléments articulés 31.

   Celui-ci est tel que, dans la position fermée des parties de moule 27 et 28, les leviers prennent leur position la plus rigide (montrée extraits   pleins)t   pour résister à la force de la matière qui est injectée dans le moule et pour serrer les parties de moule ensemble et en connexion étanche aux fluides avec la tuyère 24. 



   Le moule présente une entrée 32 en alignement avec la tuyère 24 et reliée par un orifice de moule 33 avec la cavité de moule 34. Les dimensions de l'orifice de moule 33 sont égales à plus de deux fois l'épaisseur de la partie de coquille, à for- mer dans le moule, la plus procne de cet orifice de moule 33, pour permettre l'enlèvement rapide de toute matière non solidifiée . 



  Le moule comporte également une entrée d'air 35 réglée par une 

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 soupape 36 qui est commandée par un cylindre 37, la sortie étant reliée à la pression ambiante. La soupape 36 comporte un   élémènt   que   cylindri   38 saillissant axialement. Cet élément 38 peut servir de noyau lorsqu'il est nécessaire de prévoir un alésage soigneux qui doit être fileté et, lorsqu'on opère suivant l'invention, cette saillie peut servir pour assurer une ouverture dans les parois de la pièce moulée creuse pour les raisons développées ci-après. 



   La soupape 36 est conique et son siège 39 est de forme correspondante (ce qui est montré de façon exagérée au dessin) de sorte que, lorsque la soupape a été déplacée même légèrement de son siège, la cavité de moule   34   est reliée à la pression am- biante. Le moule présente également un petit alésage 41 relié à un cylindre aspirateur 42. 



   Un certain nombre d'alésage 43 sont prévus; ils s'éten- dent à travers les pièces de moule 27 et 28. Ces alésages sont reliés à une alimentation d'eau de refroidissement et à des con- duits d'échappement (non représentés) en vue du refroidissement du moule. 



   L'épaisseur de la coquille formée par la coulée dépend dans une grande mesure de la différence de températures entre la matière fondue et la cavité du moule. Si des parties de la ca- vité du moule sont à des températures plus basses que d'autres parties, la pièce coulée qui se formera aura des parties de pa- roi d'épaisseur différentes, les parties plus épaisses correspon dant aux parties de la cavité les plus froides, et les parties les plus fines correspondant aux parties les plus chaudes de la cavité du moule. De ce fait, lorsqu'une pièce coulée complexe est demandée, les passages d'eau 43 pratiqués dans le moule peu- vent être agencés de manière à procurer des refroidissements différents dans des régions différentes de la surface de la ca- vité de moule 34.

   De cette manière, les parois de la pièce coulée 

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 peuvent être épaissies, par exemple à aes endroits de plus grande fatigue. On peut également utiliser des éléments chauffants pour augmenter les différences de températures et ainsi les différen- ces d'épaisseurs de coquille obtenues. 



   Le transfert de chaleur de la masse fondue au moule 26 se produit en raison d'une grande différence de température en- tre la masse fondue injectée et les surfaces de la cavité de moule   34   mais l'extraction finale de chaleur du moule 26 - qui a une grande capacité de chaleur - par le fluide de refroidisse- ment ne dispose que d'une petite différence de température dis- ponible, à savoir entre le moule 26 et l'eau de refroidissement. 



  De ce fait, la plus grande aire possible du moule 26 devrait être exposée au milieu réfrigérant, ce qui compose ainsi la petite différence de température mentionnée, et pour la plus petite con- ductivité existant entre le moule 26 et le fluide de refroidis- sement, comparativement avec la conductivité obtenue entre la   ma-   tière fondue et le moule. 



   L'alimentation d'air comprimé aux divers vérins et cylin- dres se fait par un système commande par vanne (non représenté) qui, à son tour, est commandé par le déplacement du plongeur du vérin 30. Un dispositif de démarrage à bouton-poussoir   44   est prévu pour amorcer le déplacement du plongeur du vérin 30.Lors- que ce dispositif 44 est poussé, le plongeur déplace les leviers articulés 31 pour fermer le moule. Durant le mouvement de ferme- ture du moule, le bouchon 18 ferme l'ouverture 17. Ensuite, le, cylindre aspirateur 42 est amené à aspirer la cavité du moule. Le cylindre d'aspiration 37 est ensuite fermé; on a ensuite une cour- se ascendante du piston 22 vers le moule 26 avec injection de matière fondue dans ce moule. 



   La course ascendante du piston 22 continue jusqu'à ce que, la cavité de moule 34 est remplie; la matière fondue qui s'y trou- 

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 ve est mise sous une pression qui est entretenue tandis qu'une pellicule est formée sur la paroi du moule et que la matière la plus proche de la couche se transforme en une sorte de mastic. 



   Le déplacement du piston 22 vers le haut de sa course coupe l'alimentation d'air au système et le piston 22 reste au haut de sa course, tandis que la pellicule se forme et qu'une petite quantité d'air prédéterminée est débitée par le système à air. Lorsque cette quantité prédéterminée a été débitée,une circulation d'air continue venant du système inverse les   suupapes   de commande du vérin principal 40 et commande le cylindre 37 de sorte que le piston 22 se déplace vers le bas et que simultané- ment la soupape 36 est retirée de son siège et permet l'entrée d'air dans la cavité de moule 34 par l'entrée 35 et dans la piè- ce coulée proprement dite à travers l'ouverture formée dans là paroi de cette pièce par l'élément cylindrique 38.

   De la sorte, toute matière restant liquide est enlevée de la cavité de moule par le piston 22 avec l'aide de la pression de l'air qui pénètre par l'entrée 35. 



   Le mouvement d'enlèvement final du piston du vérin   40   commande une vanne qui amène le plongeur du cylindre 30 à s'in- verser et à retirer la partie de moule 28. Le mouvement d'enlè- vement final du plongeur du cylindre 30 amène le vérin auxiliaire 
21 à s'inverser et à retirer le bouchon 18, de sorte que le   cylin.   dre 15 est rechargé de matière de coulée liquide. La coquille coulée ou moulée est ensuite enlevée et l'appareil est prêt à un nouveau cycle   d'opérations   à amorcer par pression du dispo- sitif de démarrage 44. 



   Les mouvements du piston 22 s'effectuent à haute vitesse, de sorte que le transfert de la matière fondue vers et/ou hors   . du   moule   26   est réalisé à une vitesse telle que le temps ainsi      occupé n'est pas supérieur au temps pendant lequel la matière est 

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 retenue sous pression dans le moule   24   pour la formation de la coquille. Cependant, la course d'enlèvement du piston 22 ne doit pas être trop rapide, sinon la matière fondue qui lui est supé- rieure se metura à   bouillir.   



   Il est a conseiller également que l'arrêt   18   ferme   l'ou    verture 17 vers le cylindre de chargement 16 durant le retrait du piston 22 et jusqu'à l'ouverture eu moule 26, car sinon, du fait qu'un vide partiel sera laissé au-dessus du piston dans le cylindre 16, de la matière fondue venant du réservoir 12 jailli- rait à travers l'ouverture 17 vers la tuyère 24 et dans le moule 
26. 



   Lorsqu'on réalise une pièce coulée creuse simple en un alliage de zinc, ayant une épaisseur de paroi de 32 millièmes de pouce à peu près partout, sur l'appareil et par le procédé de   l'invention,   la température du moule est de l'ordre de 260  à 
300 F,tandis que la température de la matière fondue est main- tenue dans le réservoir, dans la gamme de   8100   à   820 F,   cette matière fondue étant maintenue sous pression dans le moule pen- dant environ 0,2 seconde.

   Lorsqu'on coule sous pression des ob- jets creux similaires en utilisant des procédés connus utilisant des noyaux, la température du moule serait de l'ordre de 350  à   450 F   et la température ae la masse fondue serait, dans ce cas, de l'ordre de 7800 à   800 F.   De la sorte, on voit que, lorsqu'on coule sous pression suivant l'invention, une plus haute tempéra- ture de masse fondue et une plus basse température de moule sont utilisées. 



   Des pièces coulées suivant l'invention à la température ci-avant ont dés surfaces grandement améliorées comparativement aux pièces coulées similaires réalisées jusqu'à présent. On croit que cette amélioration est   aue   au fait que la pièce coulée est creuse et peut, par conséquent, lors du refroidissement, se contracter plus fortement que ne le peut une pièce coulée sur 

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   noyau. En outre, comme la pièce coulée de l'invention peut se plus   contracter à un degré/élevé, il y a moins de chance que cette pièce coulée ne se craquèle durant le refroidissement, et de ce fait la pièce coulée peut être refroidie à un degré plus élevé que d'autres pièces coulées similaires. 



   Dans une variante illustrée à la figure 3, le bain de matière 51 est chauffe par un réchauffeur 52 à flammes de gaz, et un conduit mène d'en dessous du bain 51 jusqu'autour de la tuyère 53 du cylindre de chargement 54 qui est lui-même disposé dans le bain de matière 51. L'extrémité inférieure du cylindre 54 com- porte un collier stelliforme 55 qui se monte autour du piston 56 pour empêcher une fuite de matière fondue vers le bas. Le piston traverse la paroi du bain 51 en un montage.étroit et tou- te matière fondue traversant la paroi du bain s'égoutte par un conduit d'évacuation 57. 



   Dans cette variante, afin de réduire la hauteur, le pis- ton et le cylindre de chargement sont inclinés sur   la v-erticale   et le moule 58 est alimenté par sa paroi latérale. Cette dernière caractéristique permet également l'utilisation d'une tuyère 59 qui se monte dans la' tuyère de cylindre 53, et une connexion sa- tisfaisante est plus facilement obtenue qu'en serrant la tuyère de cylindre entre les deux parties de moule comme dans la forme de réalisation précédente. 



   Dans une autre variante d'agencement de la machine, de l'air ou du gaz sous pression élevée peuvent être alimentés à la cavité de moule 34 par une entrée d'air 35. Ou bien, on peut prévoir une chambre au-dessus du moule à la place du cylindre 37, cette chambre étant fermée sauf pour une communication avec l'intérieur du moule. Lors de l'utilisation d'une machine modifiés      une quantité suffisante de matière fondue est injectée pour rem- plir le moule et pour occuper une partie importante de la chambre ci-avant de manière que l'air ou le gaz y soient comprimés. La 

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 chambre est chauffée pour assurer que la matière qui s'y trouve reste à fêtât fluide.

   Après que cette matière a fait prise sur la surface de la cavité de moule pour former l'objet, l'excès de matière est   e-nlevé   et cet enlèvement est aidé par la pression de gaz dans la chambre. 



   Dans un autre agencement modifié encore, la   @     matiè   re fondue se trouvant dans le réservoir peut être amenée à péné- trer et à s'élever dans le cylindre de chargement 16 par une pression de gaz, ce qui supprime la nécessité d'un piston, tel que 22. 



   Dans une autre variante de construction encore, pour la coulée d'un objet qui est fermé à son extrémité supérieure, du gaz pour l'enlèvement de l'excès de matière non solidifiée peut être alimenté à travers une conduite convenable   s'étendant   vers le haut dans l'intérieur du moule jusque près du sommet de celui, ci. Cette conduite peut se trouver dans l'ouverture d'entrée au fond du moule pourvu qu'une aire suffisante d'ouverture existe pour l'enlèvement de la matière restant non solidifiée. Cette conduite peut être un accessoire fixe ou bien elle pourrait être supportée sur le cylindre de chargement.

   Une soupape de retenue simple, tel qu'une soupape à boulet, peut être utilisée pour em- pêcher la matière fendue de jaillir dans la conduite, mais pour permettre un débit libre d'un gaz sous la pression nécessaire pour expulser la matière fondue en excès à la fin de l'action de coulée. 



   Dans une autre variante, la tuyère d'entrée est confor- mée de sorte que la matière fondue pénétrant dans le moule sera pulvérisée sur les côtés de celui-ci. 



   On comprendra que la forme du moule employé et le procé- dé de coulée peuvent être modifiés pour convenir à l'objet que l'on produit. C'est ainsi que, lorsqu 'on coule un talon de chaus sure métallique, on peut utiliser un moule avec évents et la 

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 surface intérieure du moule sera revêtue d'un agent de sépara-   tion    
En outre, lorsqu'on moule du chocolat, par exemple sous   @   forme d'oeuf de Pâques, l'intérieur du moule peut être revêtu de papier d'argent qui sert d'emballage à l'oeuf et qui évite la nécessité d'un agent de séparation. 



    REVENDICATIONS   
1. Un procédé de moulage sous pression du type dans le- quel la matière fondue est chassée dans un moule refroidi, par une pression, caractérisé en ce que, après qu'une partie de la matière fondue s'est solidifiée pour former une coquille au contact avec la surface du moule, au moins une partir de la ma- tière non solidifiée restante est enlevée de l'intérieur de la coquille, le résultat étant un objet creux.

Claims

2. Un procédé suivant la revendication 1, comprenant les phases essentielles suivantes (a) on chasse la matière fondue dans un moule à pièces multiples pratiquement fermé dont la surface interne est mainte- nue à une température inférieure à celle de la matière fondue ; (b) on retient la matière dans le moule pendant une pério- de de temps prédéterminée; (c) on enlève ensuite rapidement toute matière non solidi fiée hors du moule; (d) on ouvre le moule et on enlève la coquille solidifiée de matière hors du moule ; (e) on refroidit le moule au moins pendant que la matiè- re y est retenue.

3. Un procédé suivant la revendication 1, dans lequel la matière est maintenue convenablement sous pression dans le moule pendant une période de temps prédéterminée.

4. Un procédé suivant la revendication 3, dans lequel <Desc/Clms Page number 12> le transfert de la matière moulée dans et/ou hors du moule est réalisé à une vitesse telle que la période de temps prise par le transfert n'est pas supérieure à la période de temps,durant laquelle la matière est retenue sous pression dans le moule, et est de préférence sensiblement inférieure à cette période.

5. Un procédé suivant les revendications 3 ou'4, dans lequel également l'air ou le gaz sont évacués du moule avant l'injection de la matière fondue., 6. Un procédé suivant l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel l'enlèvement de la matière non solidifiée hors du moule est aidé ou réalisé par l'application d'une pres- sion d'air ou de gaz à la surface de la matière non solidifiée.

7. Un procédé suivant l'une quelconque des revendications 3 à 6, dans lequel la charge délivrée au moule est plus que suf- fisante pour le remplir complètement durant la période d'injec- tion, et l'excès est reçu dans une chambre chauffée si buée au- dessus du moule et est enlevé à travers le moule avec la matière fondue non nécessaire évacuée de l'intérieur de ce moule.

8. Un procédé suivant l'une quelconque des revendications 3 à 7, dans lequel la température du moule est réglée pour être différente dans des zones différentes de la surface interne du moule.

9. Un procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la matière fondue est chassée vers le haut dans le moule refroidi et la matière non solidifiée est en- levée vers le bas.

10. Un procédé suivant la revendication 2, dans lequel la matière fondue est pulvérisée sur les parois reoidies de la cavité de moule pour former une coquille de matière sur ces pa- rois.

11. Un procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la matière fondue est chassée dans le <Desc/Clms Page number 13> moule par une pression de fluide (par exemple., de l'air ou un gaz).

12. Un procédé de moulage sous pression d'objets creux, tel que décrit ci-avant et tel qu'illustré par les figures 1 ét 2 ou la figure 3 des dessins annexés.

13. Dans un appareil de moulage sous pression pour la mise en oeuvre de l'invention suivant l'une quelconque des reven- dications précédentes, la combinaison, avec un cylindre de char- gement, de moyens pour entretenir l'alimentation du cylindre en matière fondue, de moyens pour garder le cylindre chaud, d'une tuyère de débit à une extrémité de ce cylindre, d'un moule pou- vant présenter un orifice qui s'engage sur la tuyère durant la coulée, de moyens pour fixer le moule avec. son orifice en enga- gement avec cette tuyère, de moyens pour refroidir ce moule, de moyens pour appliquer une pression au contenu du cylindre de chargement, et de moyens pour décharger rapidement la matière fondue non désirée, hors du moule.

14. Une combinaison suivant la revendication 13, dans laquelle le moule est monté au-dessus du cylindre de chargement avec son orifice d'entrée situé à ou près de l'extrémité infé- rieuré du moule.

15. Une combinaison suivant la revendication 14, dans la- quelle le cylindre de chargement est pourvu d'un piston dont une course dans un sens injecte de la matière dans le moule et dont la course de retour retire la matière non utilisée hors du mouler 16. Une combinaison suivant la revendication 15, dans la, quelle le sens de la course d'injection du piston est ascendant et la course de retour se fait en sens opposé.

17. Une combinaison suivant l'une quelconque des reven- dications précédentes 13 à 16, dans laquelle le cylindre de char- gement est monté,dans un réservoir pour la matière fondue, de sorte qu'il est maintenu à une température convenable durant fonctionnement de l'appareil. <Desc/Clms Page number 14>

18. Une combinaison suivant l'une quelconque des reven- dications 13 à 17, dans laquelle des moyens sont prévus pour chauffer la tuyère du cylindre.

19. Une¯combinaison suivant l'une quelconque des reven- dications 15, 16 et 17, dans laquelle on prévoit une ouverture dans le cylindre de chargement, reliant l'intérieur du cylindre de chargement avec le réservoir, un moyen d'arrêt étant prévu pour fermer cette ouverture.

20. Une combinaison suivant l'une quelconque des reven- dications 13/à 19, dans laquelle le moule est pourvu à son som- met d'une entrée pour du gaz ou de l'air comprimé.

21. Une combinaison suivant l'une quelconque des reven- dications 13 à 20, dans laquelle le moule a une grande capacité de chaleur.

22. Un appareil de moulage sous pression, tel que décrit ci-avant et tel qu'illustré aux figures 1 et 2 ou à la figure 3 des dessins.

23. Un objet moulé sous pression, réalisé par le procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12 ou dans/l'ap- pareil tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendica- tions 13 à 22,