FR2604378A1 - Appareillage de fonderie pour la fabrication de pieces metalliques moulees a structure orientee - Google Patents

Abstract

APPAREILLAGE DE FONDERIE DESTINE A LA FABRICATION DE PIECES METALLIQUES A STRUCTURE ORIENTEE, LEDIT APPAREILLAGE ETANT DU GENRE COMPORTANT UNE CHAMBRE DE COULEE 20 COMMUNIQUANT AVEC UN SAS 33, 34 D'INTRODUCTION ET D'EXTRACTION DE MOULE PAR UNE PREMIERE OUVERTURE OBTURABLE AU MOYEN D'UNE PREMIERE VANNE ETANCHE 22, DES MOYENS 21 DE COULEE ET DE REFROIDISSEMENT DE MOULE ETANT LOGES DANS LADITE CHAMBRE. SELON L'INVENTION, LEDIT APPAREILLAGE COMPORTE EN OUTRE UNE CHAMBRE 10 DE PRECHAUFFAGE ET DE DEGAZAGE DE MOULE COMMUNIQUANT AVEC LE SAS 33, 34 PAR UNE DEUXIEME OUVERTURE OBTURABLE AU MOYEN D'UNE DEUXIEME VANNE ETANCHE 12. FABRICATION DE PIECES METALLIQUES EN SUPERALLIAGE ET A STRUCTURE BASALTIQUE OU COLONNAIRE.

Description

l L'invention est relative à un appareillage de fonderie destiné notamment

à réaliser, par solidification directionnelle, des pièces métalliques à structure orientée, notamment des pièces en superalliage à structure basaltique ou colonnaire, telles que des aubes de turbines de turboréacteurs. Plus précisément, l'appareillage de l'invention permet de réaliser le cycle d'opérations suivantes: préchauffage et dégazage d'un moule de pièces, fusion et coulée de l'alliage dans le moule, maintien en température de celui-ci pendant

la coulée, refroidissement contr8lé dudit moule pour obtenir la soli-

dification directionnelle. Toutes ces opérations sont assurées sous

vide ou sous atmosphère chimiquement neutre pour éviter la contami-

nation de l'alliage.

Il existe déjà des appareillages destinés à réaliser ce cycle d'opérations. Un appareillage du genre connu comprend une chambre à vide surmontant un sas. Celui-ci est fermé par une porte étanche dont l'ouverture permet l'extraction d'un moule coulé et l'introduction d'un moule vide. Dans la paroi horizontale séparant

la chambre du sas est ménagée une ouverture de passage de moule ob-

turable par une vanne étanche et livrant passage à une sole refroi-

dissante portée par un vérin actionné, de même que la vanne, de l'extérieur de l'appareillage. Le moule vide introduit dans le sas et disposé sur la sole est surmonté d'un creuset contenant l'alliage à fondre. La chambre contient un four annulaire à axe vertical. Le mouvement ascendant de la sole permet d'introduire le moule et le creuset dans le four. Celui-ci est à double régime ou à deux étages de chauffage, de telle sorte que, par changement de régime du four ou par modification de la position verticale du moule, on puisse obtenir le préchauffage du moule et la fusion de l'alliage. Dans le fond du creuset est ménagé un orifice de coulée. Le changement de

position du creuset ou la fusion d'un bouchon fusible obturant l'ori-

fice entrainent la coulée de l'alliage dans le moule lorsque les

températures correctes du moule et de l'alliage fondu sont atteintes.

Le retour du moule dans le sas, assuré au moyen d'un mouvement des-

cendant de la sole refroidissante, provoque le passage du moule dans

un refroidisseur annulaire posé sous le four et surmontant l'ouver-

ture de passage. L'action de ce refroidisseur s'ajoute à celle de la sole pour assurer la solidification dirigée. Lorsque le moule coulé

et le creuset vide sont dans le sas, la vanne est fermée et le chan-

gement de moule et de creuset peut être effectué sans casser le vide

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de la chambre. Un appareillage de ce genre peut comporter certaines variantes. Par exemple, la fusion et la coulée de l'alliage sont assurées au moyen d'un four particulier disposé dans la chambre, tel qu'un four basculant, dont la capacité permet de couler plusieurs moules et dont le basculement est commandé de l'extérieur de la chambre. Celle-ci doit évidemment être munie d'une porte étanche

affectée au chargement du four.

Un tel appareillage permet, après mise au point des para-

mètres opératoires, d'obtenir des pièces saines ayant la structure désirée, mais la cadence de production est nécessairement limitée par la durée du cycle. Pour accélérer cette cadence, on a déjà mis en oeuvre deux solutions évidentes. La première consiste, si les pièces sont moulables en grappes, à multiplier le nombre des pièces de la grappe. Mais elle se heurte à la nécessité de maintenir, au cours de la solidification, des surfaces isothermes de refroidissement planes et aussi

aussi/horlzontales que possible pour éviter les retassures et micro-

retassures et pour obtenir la structure basaltique ou colonnaire éventuellement désirée. Cette nécessité limite notamment le rapport des dimensions transversales du moule à sa hauteur et par conséquent le nombre de pièces d'une grappe. La deuxième solution consiste à multiplier le nombre d'appareillages. Mais ceux-ci sont coûteux en raison des exigences d'étanchéité et de fiabilité auxquels ils

doivent répondre et l'investissement nécessaire devient alors consi-

dérable sauf en cas de grande série.

On a par ailleurs proposé, pour réaliser un appareillage automatique, de disposer dans une même chambre à vide une pluralité de cellules de solidification comprenant chacune un four de maintien de température de moule, une sole élévatrice et un refroidisseur. Les

cellules sont accrochées à la paroi de la chambre, qui est de révo-

lution et rotative. La rotation de la chambre amène successivement chaque moule sous un orifice de coulée alimenté en métal liquide par une installation de fusion extérieure. La mise en place et le retrait

des moules sont assurés au moyen de couloirs munis de transporteurs.

Chaque couloir d'admission comporte s'il y a lieu un four de pré-

chauffage de moule et chaque couloir d'extraction peut comporter un refroidisseur de moule. Une telle installation très complexe et très mécanisée, est extrêmement coûteuse et ne peut convenir qu'à une

fabrication en très grande série. Elle présente en outre l'incon-

vénient majeur que les conditions opératoires doivent demeurer cons-

tantes au cours de toute la séquence de production; autrement dit, il est impossible de procéder, au cours d'une séquence de fabrication de pièces d'un type déterminé, à des essais de réalisation de pièces d'un autre type, c'est-à-dire différentes par la forme et/ou par l'alliage. L'objet de l'invention est un appareillage de fonderie du

genre défini au début de la présente description qui réponde simul-

tanément aux exigences suivantes: - assurer une cadence de production sensiblement plus élevée que les appareillages simples du genre connu, être lui-même d'une constitution relativement simple et par

conséquent d'un coot relativement modéré.

L'invention repose sur la constatation que les deux opé-

rations les plus longues du cycle de fabrication sont d'une part le préchauffage et le dégazage du moule, d'autre part la solidification par refroidissement contr8lé. L'appareillage de l'invention permet de soumettre au moins un moule à la première de ces opérations en

même temps qu'un autre moule est soumis à la deuxième.

L'appareillage de l'invention, qui comporte à la manière connue une première chambre étanche destinée à la coulée et munie

de moyens de contr8le de l'atmosphère, un four de maintien en tem-

pérature de moule disposé dans ladite chambre, des moyens de coulée

d'alliage également disposés dans ladite chambre, un sas d'intro-

duction et d'extraction de moule communiquant avec l'extérieur par une première ouverture de sas munie d'une première porte étanche et avec ladite chambre par une première ouverture de passage de moule obturable au moyen d'une première vanne étanche commandée de l'extérieur, enfin des premiers moyens de transfert commandés de l'extérieur pour transférer au travers de ladite ouverture de passage un moule depuis le sas jusque dans l'intérieur dudit four de mise en température et vice-versa, est caractérisé en ce qu'il comporte

en outre au moins une deuxième chambre étanche destinée au préchauf-

fage des moules et éventuellement à leur dégazage et munie de moyens de contrôle d'atmosphère, un four de préchauffage de moule disposé dans ladite chambre, celle-ci communiquant avec le sas par une

deuxième ouverture de passage de moule obturable au moyen d'une deu-

xième vanne étanche commandée de l'extérieur, enfin des deuxièmes moyens de transfert commandés de l'extérieur pour transférer au travers de ladite ouverture de passage un moule depuis le sas jusque

dans l'intérieur dudit four de préchauffage et vice-versa.

Il faut entendre ici par " moyens de contr8le d'atmosphère

aussi bien des moyens ( par exemple bouteilles et tubulures d'ad-

mission) d'admettre dans chaque chambre une atmosphère de compo-

sition et de pression déterminées que des moyens ( par exemple pompes à vide et tubulures d'aspiration) de créer et de maintenir

dans lesdites chambres un vide déterminé.

Bien entendu, d'une part les premiers moyens de transfert de moule peuvent comporter avantageusement une sole porteuse de moule parcourue par un flux de réfrigérant pour jouer le rôle de refroidisseur contribuant à engendrer le gradient de température nécessaire au contrôle de la solidification et d'autre part un refroidisseur annulaire peut 9tre avantageusement disposé dans la première enceinte entre le four de mise en température et la première

ouverture de passage pour créer un gradient de température supplé-

mentaire de façon à lier la vitesse de solidification, autrement dit la progression du front de solidification, à la vitesse de descente

du moule au travers dudit refroidisseur annulaire.

Ainsi qu'on l'expliquera dans le cours de la présente

description, il est avantageux, pour faciliter et pour accélérer

le cycle des opérations de fabrication, de diviser le sas en deux parties communiquant par une troisième ouverture de passage de moule obturable par une troisième vanne commandée de l'extérieur, à savoir une première partie de sas communiquant avec la première chambre par la première ouverture de passage de moule et avec l'extérieur par la première ouverture de sas et une deuxième partie de sas communiquant avec la deuxième chambre par la deuxième ouverture de passage de moule et avec l'extérieur par une deuxième ouverture de sas elle aussi

obturable par une porte étanche.

Que le sas soit ou non divisé en deux parties de sas, il est enfin avantageux de disposer ledit sas et les deux chambres de

telle sorte que celles-ci surmontent le sas, ce qui permet de sim-

plifier notablement la réalisation de tous les moyens de transfert, les fours de mise en température et de préchauffage pouvant alors

9tre disposés au-dessus des ouvertures de passage correspondantes.

En ce qui concerne les moyens de coulée d'alliage, plusieurs

solutions sont concevables.

Ces moyens de coulée consistent, dans l'exemple de réali-

sation que l'on décrira plus loin, en un four de fusion basculant dont le basculement est commandé de l'extérieur et qui est disposé de telle sorte dans la première chambre que l'on puisse: - le charger au moyen d'une ouverture de chargement ménagée dans dans la première chambre et obturable par une porte étanche, - fondre l'alliage sans en perdre, - couler l'alliage dans un moule disposé dans le four de mise

en température.

Mais ce four peut être aussi un four à coulée par le fond.

Ses moyens de chauffage peuvent agir par induction ou par résistance électrique.

On peut aussi, dans le cadre de la présente demande, cons-

tituer de façon connue lesdits moyens de coulée par un creuset dis-

posé au-dessus de chaque moule et chauffé par le four de maintien ou encore par une tubulure de coulée connectée de façon étanche à

un four externe de fusion.

D'autres dispositions et d'autres avantages de l'invention

apparaitront dans la description qui suit d'exemples de réalisation

en référence aux dessins annexés dans lesquels:

- la figure 1 est une coupe schématique en élévation d'une pre-

mière forme de réalisation de l'appareillage de l'invention, - la figure 2 est une coupe schématique en élévation d'une deuxième forme de réalisation, - la figure 3 est une coupe par les plans horizontaux x - x' de la figure 2,

- la figure 4 est une coupe schématique en élévation d'une troi-

sième forme de réalisation, - la figure 5 est une coupe en élévation d'un appareillage conforme à la forme de réalisation de la figure 2, - la figure 6 est une coupe en élévation, plus détaillée, des organes dudit appareillage permettant de réaliser la solidification contrôlée, - la figure 7 est une coupe en élévation d'un détail de dispositif de transfert horizontal de moule dudit appareillage, - la figure B est une vue de dessus du dispositif de transfert

horizontal du moule représenté dans la figure 7.

Les parties d'appareillage et les organes qui exercent les mêmes fonctions sont affectés des mêmes repères dans ces différentes figures.

On considère d'abord la figure 1. La chambre de préchauf-

fage et de dégazage 10 qui contient le four de préchauffage de

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moule 11 est disposée c6te à cote avec la chambre de coulée 20 qui

contient le four de maintien 21. Les deux chambres 10 et 20 sur-

montent le sas 30. Celui-ci peut communiquer: avec l'extérieur (E) par une ouverture d'introduction et d'extraction de moule obturable par une porte étanche 31, avec la chambre 10 par une ouverture de passage de moule que l'on peut clore par une vanne étanche 12 et avec la chambre 20 par une ouverture de passage de moule que l'on peut clore par une vanne étanche 22. Les vannes 12 et 22 sont évidemment commandées de l'extérieur. Les fours 11 et 21 sont des fours annulaires sans fond à axe vertical, ce qui permet de les disposer respectivement au-dessus des vannes 12 et 22 pour y introduire les moules par le bas. On suppose que la coulée du moule disposé dans le four 21 peut être effectuée au moyen d'une tubulure 23 qui est reliée à des moyens de fusion extérieurs non

représentés et qui débouche par le plafond de la chambre 20.

La figure 1 est, de même que la figure 2, un schéma sommaire

dont le r8le est d'illustrer la mise en oeuvre du cycle de fabrication correspondant. Ces- deux figures ne montrent pas les moyens commandés de l'extérieur qui seront décrits plus loin pour transférer les moules entre le sas et chaque chambre et réciproquement. Elles ne montrent paE davantage les moyens de refroidissement de moule permettant d'assurer la solidification dirigée lors de la descente d'un moule coulé passant par l'ouverture de la vanne 22, non plus que les servitudes telles que les connexions électriques, les moyens de contr8le d'atmosphère,etc Revenant à la figure 1, on suppose qu'un premier moule est déjà en (A), c'est-à- dire dans le four 21, et en cours de coulée. La porte 31 et les vannes 12 et 22 sont fermées. A cet effet, on admet que le moule est alors supporté en (A) par un dispositif, autre que celui d'introduction par le bas, ne traversant pas la vanne 22. La porte 31 est alors ouverte et un deuxième moule est introduit dans le sas 30 en (B) c'est-à-dire sous la vanne 12. La porte 31 est fermée la vanne 12 est ouverte, le deuxième moule est introduit en (C), c'est-à-dire dans le four 11. La vanne 12 est refermée et la vanne 22 est ouverte. Pendant que le deuxième moule est chauffé et dégazé en (C), le premier moule descend après sa coulée

par l'ouverture de la vanne 22 pour être disposé en (D).

Les moyens de refroidissement non représentés agissent durant le mouvement de descente. Lorsque le premier moule est en (D), la vanne 22 est refermée, puis la porte 31 est ouverte pour extraction du premier moule. La porte 31 est refermée, la vanne 12 est ouverte et le deuxième moule descend pour être transféré dans l'espace ( B). La vanne 12 est refermée puis la vanne 22 est ouverte pour permettre de disposer ce deuxième moule en ( A) dans le four 21. La vanne 22 est alors refermée et la porte;1 ouverte pour permettre l'introduction d'un troisième moule dans le sas 30 en ( B). Après fermeture de la porte 31, la vanne 12 peut être ouverte pour introduire ce troisième moule en ( C) et

ainsi de suite.

L'appareillage de la figure 1 permet donc effectivement, lorsque la porte 31 est fermée, tandis qu'un moule est chauffé et dégazé dans l'espace ( C) clos par la vanne 12 fermée, de refroidir un autre moule lors de sa sortie de l'espace ( A) au travers de la vanne 22 ouverte. On rappelle que ces deux opérations

sont les plus longues du cycle.

Les figures 2 et 3 montrent une forme de réalisation plus avantageuse que celle de la figure 1. Dans cette dernière, le sas ne peut être occupé que par un moule à la fois, puisque il est interdit de laisser un moule préchauffé et dégazé séjourner dans

le sas 30 lorsque la porte 31 est ouverte pour permettre l'extrac-

tion d'un autre moule coulé et refroidi présent dans le sas.

L'appareillage des figures 2 et 3 est identique à celui de la figure 1 à ceci près qu'il comporte en outre d'une part une vanne 32 de passage de moule qui divise, lorsqu'elle est fermée, le sas 30 en deux parties de sas 33 et 34 délimitant respectivement les espaces ( B) et ( D), d'autre part une porte d'accès 35 située dans l'extrémité de sas opposée à celle qui est munie de la porte 31. On peut ainsi faire pénétrer un moule dans l'espace ( C), ou l'en extraire, tandis qu'un autre moule est d'abord retiré de

l'espace ( A) après coulée pour subir l'opération de refroidis-

sement, puis extrait par la porte 31. Plus généralement, la présence

de la porte 35 et de la vanne 32 fait que les opérations de pré-

chauffage et de dégazage d'une part, de coulée et de refroidissement d'autre part, ne sont plus interdépendantes. En outre, la division de l'espace du sas 30 en deux parties, dans chacune desquelles peuvent déboucher des tubulures de contrôle d'atmosphère, diminue le volume de l'atmosphère à aspirer ou à renouveler après chaque

fermeture de porte.

Lorsque la durée de l'opération de préchauffage et de dégazage est sensiblement plus longue que la durée des opérations B

de coulée et de refroidissement, l'adjonction d'une vanne d'isole-

ment supplémentaire dans le sas permet de desservir une chambre

supplémentaire de préchauffage et de dégazage.

Il en est ainsi dans l'appareillage de la figure 4. Le sas est divisé en trois parties 33, 34 et 33'par les vannes de

passage de moule 32 et 32'. La partie médiane 34 s'ouvre vers l'ex-

térieur au moyen d'une porte étanche 31' affectée à la sortie des

moules refroidis. Les parties latérales 33 et 33' peuvent respec-

tivement communiquer avec l'extérieur par l'ouverture des portes 35 et 35' affectées toutes deux à l'entrée de moules à couler. La partie médiane 34 est surmontée par la chambre 20 affectée à la coulée et elle peut en être isolée par la vanne de passage de moule

22. Les parties latérales de sas 33 et 33' sont respectivement sur-

montées par les chambres 10 et 10' toutes deux affectées au pré-

chauffage et au dégazage. Elles peuvent en être respectivement isolées au moyen des vannes de passage de moule 12 et 12'. Compte tenu des explications déjà fournies, le fonctionnement de l'appareillage illustré par la figure 3 est évident et il est inutile de l'exposer

tout au long.

Avant d'aborder, en référence aux figures suivantes, la

description détaillée d'un appareillage selon l'invention, on

notera qu'il est possible de conférer aux deux chambres 10 et 20 des figures 2 et 3 ou aux trois chambres 10, 20 et 10' de la figure 4 des dimensions analogues et de prévoir dans la chambre 10 ou dans les chambres 10 et 10' des dispositifs d'alimentation en métal liquide et des dispositifs de refroidissement analogues à ceux de la chambre 20 qui sont décrits plus loin. Les chambres 10 ou 10', affectées normalement au préchauffage et au dégazage, peuvent alors, lorsque la phase de refroidissement est rapide, être affectées à la fois, de même que la chambre 20, au préchauffage, au dégazage, à la coulée et au refroidissement. On dispose ainsi à volonté, soit d'un appareillage conforme à l'invention et en présentant les avantages, soit de deux ou trois appareillages conformes à l'art

antérieur et pouvant fonctionner indépendamment les uns des autres.

On considère maintenant la figure 5 qui représente de

façon plus détaillée un appareillage conforme à la forme de réali-

sation des figures 2 et 3. Pour en faciliter l'examen, le dessin ne montre pas, sauf exception, les éléments dont la mention n'est

pas nécessaire à la compréhension du fonctionnement de l'instal-

lation, tels que les canalisations électriques, les joints d'étan-

chéité, les hublots de surveillance, les passages de pyromètres,

les canalisations et chemises de circulation d'eau, etc...

La chambre 10 de préchauffage et de dégazage, à double parois en acier inoxydable ( non représentée) contient l= four

de préchauffage 11 qui est un four cylindrique sans fond à chauf-

fage par résistance. La chambre 10 surmonte la partie de sas 33 destinée à l'entrée des moules et peut en être isolée au moyen de la vanne à diaphragme 12 située sous le four 11 et destinée au passage des moules. L'ouverture 13 représente l'entrée d'une tubulure

d'aspiration reliée à une pompe à vide non représentée.

La chambre de coulée 20, elle aussi à double paroi, con-

tient le four de chauffage 21 dont la constitution est analogue à celle du four 11. Elle est disposée côte à c6te avec la chambre 10

et surmonte la partie de sas 34 destinée à la sortie des moules.

Elle peut être isolée de celle-ci au moyen de la vanne à diaphragme 22 destinée au passage des moules. Ladite vanne est disposée sous le four 21 et à distance de celui-ci. En outre, sur le trajet de moule entre le four 21 et la vanne 22 sont disposés, de haut en bas, un écran thermique 23, un refroidisseur annulaire 24 constitué par une chemise cylindrique à circulation d'eau et un diaphragme 25 protégeant la vanne 22 contre les projections ou les chutes de

métal lors de la coulée. Une description de ces trois organes sera

donnée plus loin.

La mise sous vide de la chambre de coulée 20 est obtenue au moyen d'une tubulure d'aspiration qui débouche dans la chambre

en 26 et qui est reliée à une pompe à vide non représentée.

La fusion du métal est réalisée dans la chambre 20 elle-

même au moyen d'un four à induction basculant 41. Celui-ci peut être chargé par l'intermédiaire d'un sas 27 qui est muni d'une ouverture de chargement close par une porte étanche 28 et qui peut être isolé

de la chambre 20 par une vanne à opercule 29. Le four 41 est dis-

posé relativement au sas 27 et au four 21 de telle sorte que l'on puisse lui assigner, par des moyens commandés de l'extérieur: une position verticale pour la fusion, une position de basculement extrême pour la fin de la coulée et une position de basculement intermédiaire pour le chargement d'un nouveau creuset, à l'aide

de moyens qui ne sont pas représentés.

La vanne 32 de passage de moule qui permet d'isoler l'une

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de l'autre les deux parties de sas 33 et 34 est une vanne à oper-

cule. De même que dans la figure 2, les deux parties de sas sont respectivement closes par les portes étanches 35 et 31. Leur mise sous vide se fait par des tubulures d'aspiration qui débouchent respectivement dans ces parties de sas en 36 et en 37. Les moyens de transfert de moule comportent: - pour transférer un moule depuis la partie de sas 33 jusqu'à l'intérieur du four 11 et vice-versa, un vérin hydraulique vertical 51 dont la tige 53 porte un plateau 52 destiné au support et au centrage du moule transféré; - pour transférer un moule depuis la partie de sas 34 jusqu'à l'intérieur du four 21 et vice-versa, un vérin hydraulique vertical 61 dont la tige 63 porte un plateau 62 destiné à supporter et à centrer le moule transféré et à jouer le r8le de sole de refroidissement; - pour transférer un moule depuis la partie de sas 33 o ledit moule est placé sur le plateau 52 en position basse, jusqu'à la partie.de sas 34 o ledit moule est à placer sur le plateau 62 en position basse, un vérin horizontal 71 placé sous la porte 35 et dont la tige 73 porte une fourche 72 destinée à

déplacer et à centrer ledit moule.

Les plateaux 52 et 62 seront décrits plus loin ainsi que la fourche 72. On note la présence, sous le four 11, d'un diaphragme

14. Ainsi qu'on l'expliquera plus loin, ce diaphragme, dont l'ou-

verture donne passage au moule, estfermé lorsque le moule et le plateau support sont en position haute. La rétraction de la tige de vérin 53 libère le plateau 52 qui demeure posé sur le diaphragme

tandis que la rétraction de la tige de vérin se poursuit pour per-

mettre la fermeture de la vanne 12.

Les explications relatives au fonctionnement de l'appa-

reillage de la figure 5 ont déjà été données avec référence à la

figure 2 et ne seront pas répétées ici. On se contentera de pré-

ciser ci-après, à titre purement indicatif, quelques valeurs de paramètres opératoires: - dans les parties de sas 33 et 34: vide primaire meilleur que

-2 torr; le moule introduit dans la partie 33 a été pré-

chauffé à l'air à 11000 C; - dans la chambre de préchauffage et de dégazage 10: chauffage du moule à 13000 C sous 10-4 torr; - dans la chambre de coulée 20: stabilisation de la température du moule à 1500 C sous une pression absolue inférieure à 1D0-4

torr; ladite température étant en principe égale à la tempé-

rature de surchauffe de l'alliage dans le four 41 avant coulae.

L'ouverture de la porte 31 ou de la porte 35 exige le

rétablissement de la pression régnant dans la partie de sas cor-

respondant à une valeur voisine de la pression atmosphérique;

pour ce faire, on admet de l'argon par l'ouverture 37 ou par l'ou-

verture 36.

Les durées de séjour des moules dans les chambres 10 et et de la phase de refroidis sement contr8lé par descente lente d'un moule coulé au travers du refroidisseur annulaire 24 dépendent évidemment de la forme des pièces, de l'alliage utilisé et de la

structure désirée.

On considère maintenant la figure 6 qui représente notam-

ment, en coupe verticale, le four 21 de maintien en température, l'écran thermique 23, le refroidisseur annulaire 24, le réceptacle

et la sole 62 déjà mentionnés dans la figure 5.

Le four 21 est un four sans fond, à résistance électrique 86, dans lequel le moule 80, surmonté de son godet de coulée 81, est logé lorsque la sole 62 portée par la tige 63 est en position

haute. Le diaphragme de la vanne 22 est alors ouvert.

La sole 62, du genre connu, est une plaque épaisse en cuivre massif dans laquelle sont ménagés des canaux 64 de circulation d'eau. L'alimentation en eau est réalisée au moyen d'une tubulure souple non représentée. On remarque, à la base du moule 80, un cordon annulaire 82 dont le pourtour intérieur assure le centrage du moule sur la sole 62 et dont le pourtour extérieur est utilisé, ainsi qu'on le verra plus loin, pour assurer la prise du moule par la fourche du poussoir latéral 72 ( fig. 5). On note aussi la

présence d'un dispositif d'assujettissement à rappel élastique assu-

rant l'application du moule 80 contre la sole 62 lorsque celle-ci est en position haute. Il est constitué par une plaque 83 rappelée par des ressorts de traction 84 contre le four 21 dont ils sont solidaires. Le godet 81 repousse la plaque 83 dans laquelle est

ménagé un orifice de coulée 85. Le rôle de la plaque B3 est double.

Non seulement elle maintient le moule BO contre la sole 62 et empêche son soulèvement ( lorsque les empreintes du moule sont à fond ouvert, comme 1l est le cas dans la figure) sous l'action

12 2604378 notamment de l'accroissement de la poussée hydrostatique, par suite de

l'étalement accidentel de la nappe de métal fondu entre le moule

et la sole, mais en outre elle protège le four 21 contre les écla-

boussures de métal en cas d'incident de coulée.

L'écran en couronne 23, en matériau isolant, est disposé entre le four 21 et le refroidisseur annulaire 24. Il freine les échanges thermiques entre celui-ci et celui-là et divise la partie inférieure de la chambre de coulée 20 en deux zones, l'une chaude,

l'autre froide, nettement séparées.

Le refroidisseur 24 est une chemise d'eau du genre connu.

La circulation d'eau est assurée par deux tubulures 241 qui traversent

la paroi 201 de la chambre 20.

Le réceptacle 25, dont la section est en forme de cuvette torique, est divisé en deux secteurs se recouvrant par leurs lèvres pour permettre son extraction en dehors de la zone cylindrique de passage du moule et de la sole au moyen d'un mécanisme extérieur que l'on a symbolisé par des tiges de vérin 251. En position fermé, il protège le mécanisme de la vanne à diaphragme 22 contre les chutes

accidentelles de métal pouvant se produire à la base du moule 80.

Le diaphragme de la vanne 22 est représenté en position ouverte.

Lorsque le moule 80 est coulé, les deux moitiés du récep-

tacle 25 sont écartées l'une de l'autre pour permettre la descente du moule et son refroidissement. Lorsque la descente est terminée,

la vanne 22 est fermée pour assurer l'isolement nécessaire à l'ex-

traction du moule, tandis que les deux moitiés du réceptacle 25 demeurent écartées pour permettre ultérieurement l'introduction d'un nouveau moule préchauffé et dégazé, après réouverture de la

vanne 22.

Sans qu'il soit nécessaire d'insister, on conçoit que, si les différents organes décrits sont à commande manuelle, il est extrêmement facile à un spécialiste de concevoir des dispositifs de sécurité interdisant l'exécution de certaines phases lorsque d'autres n'ont pas été effectuées. Il est par exemple souhaitable d'interdire la fermeture de la vanne 22 tant que la sle 62 n'est pas en position basse et d'interdire la descente de la sole lorsque les deux

parties du réceptacle 25 ne sont pas écartées.

Il est également facile d'automatiser tout le cycle de

fonctionnement en commandant toutes ses phases et tous les para-

mètres de fonctionnement sous la conduite d'un microprocesseur.

On considère maintenant les figures 7 et 8. La figure 7 représente la partie inférieure d'un moule 0BO posé sur le plateau 52 supporté par la tige 53 ( fig. 5) du vérin 51 de transfert de moule dans la chambre de préchauffage et de dégazage 10. Le plateau 52 est en graphite. Il est d'un diamètre égal à celui de la sole 62 ( fig. 6) pour assurer le centrage du moule au moyen du cordon B2 déjà décrit. L'extrémité conique de la tige de vérin 53 se loge dans un alésage borgne conique ménagé dans le plateau. La conicité est assez forte pour que la séparation soit aisée. Quant à la fourche 72, portée par la tige de vérin 73 ( fig. 5) elle est conformée, comme le montre la figure B, de telle sorte qu'elle assure la saisie et le centrage de la base du moule 80 par le

pourtour extérieur du cordon B2.

On revient aux figures 5, 6 et 7. Comme on l'a déjà expli-

qué, le diaphragme 14 soutient en position fermée le plateau 52 et le moule 80 dans l'intérieur du four 11 lorsque la tige 53 du vérin

51 est rétractée.

Pour extraire le moule du four 11 et le transférer sur la sole 62, la tige 53 du vérin 51 remonte et s'engage dans l'alésage

conique du plateau 52 et le recentre. Le diaphragme 14 est ouvert.

La tige du vérin descend tandis que la fourche 72 est mise en place sur le trajet du moule. Lorsque celui-ci vient en contact avec la fourche, celle-ci le recentre et le soutient par l'intermédiaire de l'extérieur du cordon 82. La tige du vérin 51 continuant de se rétracter entraîne le plateau 52 tandis que le moule et la fourche sont libérés pour la translation. Celle-ci est effectuée et se

termine par la mise en place du moule au-dessus de la sole 62.

Dans son mouvement ascendant commandé par le vérin 61, la sole 62 soulève le moule et le recentre par l'intérieur du cordon 82 pour le transporter dans le four 21 tandis que la fourche 72 est libérée pour lui permettre de reprendre sa position initiale o

elle demeure disponible pour opérer un nouveau transfert.

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Claims (18)

REVENDICATIONS

1. Appareillage de fonderie, notamment destiné à réaliser par solidification directionnelle des pièces métalliques à structure orientée, comportant une première chambre étanche destinée à la coulée et munie de moyens de contrôle d'atmosphère, un four de mise en température de moule disposé dans ladite chambre, des moyens de coulée d'alliage également disposés dans ladite chambre, -un sas d'introduction et d'extraction de moule communiquant avec l'extérieur par une première ouverture de sas munie d'une première porte étanche et avec ladite chambre par une première ouverture de passage de moule obturable au moyen d'une première vanne étanche commandée de l'extérieur, enfin des premiers moyens de transfert commandés de

l'extérieur pour transférer au travers de ladite ouverture de pas-

sage un moule depuis le sas jusque dans l'intérieur dudit four de mise en température et vice-versa, caractérisé en ce qu'il comporte

en outre au moins une deuxième chambre étanche destinée au pré-

chauffage des moules et éventuellement à leur dégazage et munie de moyens de contr8le d'atmosphère, un four de préchauffage de moule disposé dans ladite chambre, celle-ci communiquant avec le sas par une deuxième ouverture de passage de moule obturable au moyen d'une deuxième vanne étanche commandable de l'extérieur, enfin des deuxièmes moyens de transfert commandés de l'extérieur pour transférer au travers de ladite ouverture de passage un moule depuis le sas jusque

dans l'intérieur dudit four de préchauffage et vice-versa.

2. Appareillage de fonderie selon la revendication 1, caractérisé en ce que le sas comporte une troisième ouverture de passage de moule obturable par une troisième vanne étanche pour diviser le sas en deux parties, à savoir une partie communiquant

avec la première chambre ou chambre de coulée par la première ouver-

ture de passage de moule et l'autre partie communiquant avec la deuxième chambre ou chambre de préchauffage par la deuxième ouverture

de passage de moule.

3. Appareillage de fonderie selon la revendication 1 ou la

revendication 2, caractérisé en ce que les premiers moyens de trans-

fert de moule comportent une sole porteuse de moule refroidie par

la circulation d'un fluide réfrigérant.

4. Appareillage de fonderie selon l'une quelconque des

revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un

refroidisseur annulaire disposé sur le trajet de moule entre le

four de mise en température et la première ouverture de passage.

5. Appareillage de fonderie selon l'une quelconque des

revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de coulée

d'alliage disposés dans la première chambre sont constitués par

un four de fusion d'alliage.

6. Appareillage de fonderie selon l'une quelconque des

revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, la première et la

deuxième chambre surmontant le sas, la première et la deuxième ouverture de passage de moule étant par conséquent horizontales, le four de mise en température et le four de préchauffage sont des fours annulaires sans fond respectivement disposés au-dessus desdites ouvertures et dans lesquels les premiers et deuxièmes moyens de

transfert de moule introduisent les moules par le bas.

7. Appareillage de fonderie selon la revendication 5 et la revendication 6, caractérisé en ce que le four de fusion est un four basculant commandé de l'extérieur et en ce que la première

chambre comporte un sas de chargement et éventuellement de déchar-

gement du four de fusion isolable de ladite chambre par une vanne

étanche.

8. Appareillage de fonderie selon la revendication 6, caractérisé en ce que les premiers moyens de transfert de moule sont constitués par un premier vérin vertical dont la tige supporte

un premier plateau porteur de moule.

9. Appareillage de fonderie selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit premier plateau porteur de moule est

constitué par une sole conforme à la revendication 3.

10. Appareillage de fonderie selon la revendication 6,

caractérisé en ce que les deuxièmes moyens de transfert sont cons-

titués par un deuxième vérin vertical dont la tige supporte un

deuxième plateau porteur de moule.

11. Appareillage de fonderie selon la revendication 8 ou 9 et la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des troisièmes moyens de transfert commandés de l'extérieur pour enlever un moule du deuxième plateau porteur et le déposer sur le premier plateau porteur lorsque le premier et le deuxième vérin

sont en position basse.

12. Appareillage de fonderie selon la revendication 8 ou 9 et la revendication 10, caractérisé en ce que, le fond de chaque

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moule étant muni d'un cordon circulaire, le diamètre de chaque pla-

teau porteur est légèrement inférieur au diamètre intérieur dudit cordon pour permettre le recentrage du moule au moyen de chaque plateau.

13. Appareillage de fonderie selon la revendication 11 et la revendication 12, caractérisé en ce que lesdits troisièmes moyens de transfert de moule sont constitués par un vérin horizontal dont la tige porte une foorche horizontale de saisie de moule et en ce que, le diamètre extérieur du cordon de moule étant inférieur à la plus petite dimension transversale dudit moule, la base de ladite fourche est un demi-anneau dont la partie supérieure de la-section a un diamètre intérieur plus petit que ladite plus petite dimension transversale et légèrement plus grand que le diamètre extérieur du cordon de telle sorte que, par le jeu des trois vérins, ladite fourche permet de soulever le moule du deuxième plateau tout en le recentrant par le pourtour extérieur du cordon lorsque le deuxième vérin parvient en position basse et de le déposer sur le premier

plateau lorsque le premier vérin démarre à la position basse.

14. Appareillage de fonderie selon l'une quelconque des

revendications 10 à 13, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un

diaphragme disposé entre le four de préchauffage et la deuxième vanne, ledit diaphragme livrant passage en position ouverte au deuxième plateau et livrant passage en position fermée à la tige

du deuxième vérin tout en arrêtant le plateau et en ce que le pla-

teau est séparable du vérin, de telle sorte que, en position ouverte, le diaphragme permet la montée du moule et du plateau dans le four et, en position fermée, il arrête le moule et le plateau lors de

la descente du vérin et supporte le moule dans le four par l'inter-

médiaire du plateau.

15. Appareillage de fonderie, notamment destiné à réaliser par solidification directionnelle des pièces métalliques à structure orientée, comportant une chambre étanche destinée à la coulée et munie de moyens de contrôle d'atmosphère, un four cylindrique sans fond à axe vertical disposé dans ladite chambre et destiné à la mise en température d'un moule, des moyens de coulée d'alliage également disposés dans ladite chambre, un sas d'introduction et d'extraction de moule disposé sous ladite chambre avec laquelle il

communique par une ouverture horizontale de passage de moule dis-

posée sous le four et obturable par une vanne commandée de l'extérieur, ainsi que des moyens pour transférer un moule depuis le sas jusqu'à l'intérieur du four et vice-versa, lesdits moyens étant constitués par un vérin vertical dont la tige supporte un plateau porteur de moule pour introduire celui-ci dans le four par le bas, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de rappel élastique pour maintenir le moule appliqué contre le plateau lorsque

ledit moule est à l'intérieur du four.

16. Appareillage de fonderie selon la revendication 15, caractérisé en ce que lesdits moyens de rappel élastique comportent une plaque surmontant le four et attachée à celui-ci par des ressorts de traction, le moule repoussant ladite plaque lorsqu'il est logé dans le four, un orifice étant ménagé dans ladite plaque pour

dégager l'orifice de coulée du moule.

17. Appareillage de fonderie, notamment destiné à réaliser par solidification directionnelle des pièces métalliques à structure orientée, comportant une chambre étanche destinée à la coulée et munie de moyens de contr8le d'atmosphère, un four cylindrique sans fond à axe vertical disposé dans ladite chambre et destiné à la mise en température d'un moule, des moyens de coulée d'alliage également disposés dans ladite chambre, un sas d'introduction et d'extraction de moule disposé sous ladite chambre avec laquelle il communique par une ouverture de passage de moule ménagée sous le four et obturable par une vanne commandée de l'extérieur et des moyens de transfert de moule depuis le sas jusqu'à l'intérieur du four et vice-versa constitués par un vérin vertical dont la tige supporte un plateau porteur de moule pour introduire celui-ci dans le four par le bas, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un réceptacle en forme de cuvette annulaire disposé entre le four et la vanne et séparable en deux secteurs pour permettre, au moyen d'un mécanisme extérieur, son extraction afin de livrer passage au moule

et à son plateau, ledit réceptacle, lorsqu'il est en place, pro-

tégeant la vanne contre des éclaboussures ou des fuites de métal

pouvant se produire lors de la coulée.

18. Appareillage de fonderie destiné à réaliser par solidification directionnelle des pièces métalliques à structure orientée, comportant une chambre étanche destinée à la coulée et munie de moyens de contr le d'atmosphère, un four cylindrique sans fond à axe vertical disposé dans ladite chambre et destiné à la mise en température d'un moule, des moyens pour introduire un moule

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par le bas à l'intérieur du four et pour l'en extraire et un refroidisseur annulaire dispose sous le four et livrant passage au moule lors de son introduction et de son extraction, caractérisé en ce qu'il comporte en outre, entre le four et le refroidisseur, un écran d'isolation thermique dans lequel est ménagé un, orifice

de passage de moule.