EP1502676B1 - Noyau de fonderie à base de borates de potassium comportant une cavité de dissolution. - Google Patents
Noyau de fonderie à base de borates de potassium comportant une cavité de dissolution. Download PDFInfo
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- B22D29/00—Removing castings from moulds, not restricted to casting processes covered by a single main group; Removing cores; Handling ingots
- B22D29/001—Removing cores
- B22D29/002—Removing cores by leaching, washing or dissolving
Definitions
- the invention relates to a core for producing hollow forms by casting, a mold and a method for producing such a core.
- the invention relates more particularly to a core for producing hollow shapes by casting, obtained by molding a casting of molten mineral salts in a mold.
- the document JP-A-0.1.306043 discloses and shows an arrangement for molding a core in a U-shaped cavity (2) of a mold (1).
- the molten material (10) by means of which the core is made is introduced into the mold (1) via a valve (5) arranged at the end of one of the branches of the mold. "U”.
- the valve (5) is closed so that the material (10), while cooling, retracts with respect to the walls of the cavity (2) of the mold (1).
- the valve (5) is opened and a valve (6) arranged at the end of the opposite branch of the "U” and a suction is provoked by these valves to extract the core from a single block of the mold (1) .
- the kernel is extracted from one block. This is not always possible.
- the document FR-2819205 discloses a core comprising inorganic salts such as potassium metaborate or monoborate, potassium diborate, potassium triborate, potassium tetraborate, or potassium pentaborate.
- Such a core is compatible with pressure casting processes, for the realization of hollow shapes of fine geometries, and compatible with all types of light alloys used in these processes.
- It can be used in a pressure casting process, but it can also be used in a casting process with gravity casting, in order to improve the surface condition of the cavities and to make cavities of more geometries. complex, compared to a casting process using gravity casting using a core based on sand or conventional mineral salts.
- a core After the casting of a casting with such a core, a core, whatever it is, must be removed from the mold release part in order to use and / or machine said part .
- This phenomenon is opposed to a rapid dissolution of the nucleus, and thus increases the duration during which the piece coming from foundry is immobilized pending the dissolution of its nucleus or nuclei.
- the invention provides a core of the type described above comprising means for promoting the penetration of water into the core and therefore accelerate its dissolution as defined in claim 1.
- the invention proposes a core of the type described above, characterized in that it comprises an interior cavity intended to allow, after use of the core for the realization of a casting part, a solvent to have access by capillarity in the core of the core to accelerate dissolution.
- the invention also relates to a method for producing a core of the type previously described as defined in claim 4, of the type which comprises at least one molding operation of the core, characterized in that the molding operation is followed by a fast cooling operation of the outer surface of the core.
- the invention also relates to a mold for producing a core comprising cooling means arranged near the wall of the mold cavity.
- the mold comprises internal heating means.
- figure 1 a cluster molding operation of two cores 10 for producing a casting piece of the type of the piece 12 which has been shown in FIGS. Figures 2 and 3 .
- a casting of molten mineral salts is carried out in a feed funnel 14 of a mold 16.
- the feed funnel communicates at its lower end with an imprint 18 of the mold 16.
- At least a part of the inorganic salts is chosen for example from potassium borates to obtain a core 10 having high mechanical characteristics.
- the mineral salts are distributed by gravity in the footprint 18 of the mold 16 according to the arrows "F" to constitute, after cooling, the core 12.
- a casting piece 12 having a hollow shape 20 is obtained by an operation of molding with the previously obtained core.
- the hollow form 20 is complementary to the core 10, and it is necessary to be able to exploit this hollow form 20 to dissolve the core 10 with the aid of a solvent, for example water in the case of a core 10 according to the invention comprising salts based on potassium borate.
- the solvent is introduced through an end opening 22 of the mold 12.
- the solvent propagates in the core 10 along successive front lines 24, progressively dissolving the core 10 from the line to the left of the figure 2 .
- the operation of dissolving the core 10 is a long operation which, in the case of mass production, generates high immobilization costs in the workshop where the dissolution of the cores 10 is carried out.
- the invention proposes a core 10 having an internal cavity 26 intended, after use of the core 10 for producing a casting part 12, to allow a solvent to have access by capillarity to the core the core 10 to accelerate the dissolution in the room 12.
- the solvent enters the cavity 26 as shown in FIG. figure 3 and propagates from the inside to the outside of the core along various directions represented by the arrows of the figure 3 .
- the internal cavity 26 is made during the molding operation of the core 10.
- the cavity 26 could, in a non-limiting manner of the invention, be made by drilling or by introducing, before molding the core, a temperature element of higher melting than the potassium borate salts, which element would be removed from the core prior to the dissolution operation of the core 10 to form the cavity 26.
- the cavity 26 consists of an inner core shrinkage obtained by rapid cooling of the outer surface 28 of the core 10 during its molding.
- a method of manufacturing the core 10 comprises at least one molding operation as previously mentioned with reference to FIG. figure 1 followed by a rapid cooling operation of the outer surface 28 of the core 10.
- the mold 16 comprises cooling means 30 arranged near the wall of the cavity 18 of the mold 16,
- cooling means constituted by an exchanger 32 housed in the mold 16.
- the exchanger is supplied with heat transfer fluid by a arrival conduit 34 and this fluid is discharged through a conduit 36.
- This configuration allows to evacuate a large number of calories in a very short time.
- Such exchangers 34 are distributed along the entire periphery of the cavity 18, to ensure rapid and uniform cooling of the cavity 18.
- the method may comprise a preliminary heating operation of the mold 16 so as to reduce the initial difference in temperature between the inorganic salts and the mold 16.
- the mold 16 comprises internal heating means 38, for example one or more electrical resistors 40 housed in the mold 16 and intended to allow its temperature rise uniformly.
- the invention thus makes it possible to produce potassium borate mineral salts which have the particularity of being rapidly dissolvable, which makes it possible to reduce the costs and the production times of parts 12 molded with such cores.
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- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
- L'invention concerne un noyau pour la réalisation de formes creuses par fonderie, un moule et un procédé pour la réalisation d'un tel noyau.
- L'invention concerne plus particulièrement un noyau pour la réalisation de formes creuses par fonderie, obtenu par moulage d'une coulée de sels minéraux en fusion dans un moule.
- Le document
JP-A-0.1.306043 - Dans ce document, le noyau est extrait d'un seul bloc. Or ceci n'est pas toujours possible.
- Le document
FR-2.819.205 - Un tel noyau est compatible avec les procédés de fonderie sous pression, pour la réalisation de formes creuses de géométries fines, et compatible avec tous les types d'alliages légers utilisés dans ces procédés.
- Il permet notamment de réaliser des pièces comportant des formes creuses de géométries complexes et présentant un bon état de surface, tout en garantissant la propreté des cavités.
- Il peut être utilisé dans un procédé de fonderie sous pression, mais il peut aussi être utilisé dans un procédé de fonderie avec coulée par gravité, en vue d'améliorer l'état de surface des cavités et en vue de réaliser des cavités de géométries plus complexes, par rapport à un procédé de fonderie avec coulée par gravité utilisant un noyau à base de sable ou de sels minéraux classiques.
- Un tel noyau est aussi décrit dans le document
EP-0.613.742 . - A l'issue du moulage d'une pièce de fonderie à l'aide d'un tel noyau, un noyau, quel qu'il soit, doit être ôté de la pièce brute de démoulage afin de pouvoir utiliser et/ou usiner ladite pièce.
- Dans le cas particulier des noyaux du type décrit précédemment qui se dissolvent à l'eau, on a constaté que la dissolution du noyau s'opérait selon un front de dissolution s'étendant d'une extrémité du noyau, par laquelle l'eau est acheminée, à l'extrémité opposée du noyau.
- Ce phénomène s'oppose à une dissolution rapide du noyau, et augmente de ce fait la durée pendant laquelle la pièce venant de fonderie est immobilisée dans l'attente de la dissolution de son ou ses noyaux.
- Pour remédier à cet inconvénient, l'invention propose un noyau du type décrit précédemment comportant des moyens destinés à favoriser la pénétration de l'eau dans le noyau et par conséquent, à accélérer sa dissolution comme défini dans la revendication 1.
- Dans ce but, l'invention propose un noyau du type décrit précédemment, caractérisé en ce qu'il comporte une cavité intérieure destinée à permettre, après usage du noyau pour la réalisation d'une pièce de fonderie, à un solvant d'avoir accès par capillarité au coeur du noyau afin d'en accélérer la dissolution.
- Selon d'autres caractéristiques de l'invention :
- la cavité intérieure est réalisée lors de l'opération de moulage dudit noyau,
- la cavité est constituée d'une retassure interne obtenue par un refroidissement rapide de la surface extérieure du noyau.
- L'invention concerne aussi un procédé pour la réalisation d'un noyau du type décrit précédemment comme défini dans la revendication 4, du type qui comporte au moins une opération de moulage du noyau, caractérisé en ce que l'opération de moulage est suivie d'une opération de refroidissement rapide de la surface extérieure du noyau.
- Selon d'autres caractéristiques du procédé :
- au cours de l'opération de refroidissement rapide de la surface extérieure du noyau, on refroidit rapidement la paroi d'une empreinte du moule au contact avec le noyau,
- au cours de l'opération de moulage du noyau, on coule les sels minéraux en fusion par gravité dans le moule,
- le procédé comporte de préférence une opération préliminaire de chauffage du moule préalable à l'opération de moulage, de manière à diminuer la différence initiale de température entre les sels minéraux et le moule,
- L'invention concerne encore un moule pour la réalisation d'un noyau comportant des moyens de refroidissement agencés à proximité de la paroi de l'empreinte du moule.
- Selon une autre caractéristique du moule, celui-ci comporte des moyens internes de chauffage.
- D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
- la
figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale avec arrachement d'un moule et d'un noyau selon l'invention au cours d'une opération de moulage en grappe du noyau conforme à l'invention ; - la
figure 2 est une vue schématique en coupe longitudinale représentant la dissolution d'un noyau conventionnel dans une pièce de fonderie ; - la
figure 3 est une vue schématique en coupe longitudinale représentant la dissolution d'un noyau selon l'invention dans une pièce de fonderie ; - Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires.
- On a représenté à la
figure 1 une opération de moulage en grappe de deux noyaux 10 destinés à la réalisation d'une pièce de fonderie du type de la pièce 12 qui a été représentée auxfigures 2 et 3 . - Comme l'illustre la
figure 1 , au cours de l'opération de moulage du noyau 10, on réalise une coulée de sels minéraux en fusion dans un entonnoir d'alimentation 14 d'un moule 16. L'entonnoir d'alimentation communique à son extrémité inférieure avec une empreinte 18 du moule 16. - Au moins une partie des sels minéraux est choisie par exemple parmi les borates de potassium pour obtenir un noyau 10 présentant des caractéristiques mécaniques élevées.
- Dans ces conditions, les sels minéraux se répartissent par gravité dans l'empreinte 18 du moule 16 suivant les flèches "F" pour constituer, après refroidissement, le noyau 12.
- Le résultat obtenu est un noyau 12 analogue à celui qui a été représenté aux
figures 2 et 3 . - Comme l'illustrent les
figures 2 et 3 , une pièce de fonderie 12 comportant une forme creuse 20 est obtenue par une opération de moulage avec le noyau 10 précédemment obtenu. La forme creuse 20 est complémentaire du noyau 10, et il, est nécessaire pour pouvoir exploiter cette forme creuse 20 de dissoudre le noyau 10 à l'aide d'un solvant, par exemple de l'eau dans le cas d'un noyau 10 selon l'invention comportant des sels à base de borate de potassium. - Comme l'illustre la
figure 2 qui représente une opération de dissolution d'un noyau 10 conventionnel, le solvant est introduit par une ouverture 22 d'extrémité du moule 12. Avec le noyau 10 conventionnel plein qui a été représenté à lafigure 2 , le solvant se propage dans le noyau 10 suivant des lignes de front 24 successives, en dissolvant progressivement le noyau 10 de la droite vers la gauche de lafigure 2 . - De ce fait, l'opération de dissolution du noyau 10 est une opération longue qui, dans le cas d'une production de grande série, engendre des coûts d'immobilisation élevés dans l'atelier où est effectué la dissolution des noyaux 10.
- Comme l'illustre la
figure 3 , pour remédier à cet inconvénient, l'invention propose un noyau 10 comportant une cavité intérieure 26 destinée, après usage du noyau 10 pour la réalisation d'une pièce 12 de fonderie, à permettre à un solvant d'avoir accès par capillarité au coeur du noyau 10 afin d'en accélérer la dissolution dans la pièce 12. - Ainsi, lors de l'opération de dissolution du noyau 10, le solvant pénètre dans la cavité 26 comme représenté à la
figure 3 et se propage de l'intérieur vers l'extérieur du noyau suivant des directions 28 variées représentées par les flèches de lafigure 3 . - Conformément à l'invention, la cavité intérieure 26 est réalisée lors de l'opération de moulage du noyau 10.
- La cavité 26 pourrait, de manière non limitative de l'invention, être réalisée par perçage ou en introduisant, préalablement au moulage du noyau, un élément de température de fusion plus élevée que les sels à base de borate de potassium, élément qui serait ôté du noyau 10 préalablement à l'opération de dissolution du noyau 10 pour former la cavité 26.
- Toutefois, dans le mode de réalisation de l'invention, la cavité 26 est constituée d'une retassure interne du noyau obtenue grâce à un refroidissement rapide de la surface extérieure 28 du noyau 10 lors de son moulage.
- A cet effet, un procédé de fabrication du noyau 10 comporte au moins une opération de moulage telle que précédemment évoquée en référence à la
figure 1 , suivie d'une opération de refroidissement rapide de la surface extérieure 28 du noyau 10. - Au cours de cette opération de refroidissement rapide de la surface extérieure 28 du noyau 10, on refroidit rapidement la paroi de l'empreinte 18 du moule 16 qui est au contact avec le noyau 10.
- A cet effet, comme l'illustre la
figure 1 , le moule 16 comporte des moyens 30 de refroidissement agencés à proximité de la paroi de l'empreinte 18 du moule 16, - Tous les moyens de refroidissement connus de l'état de la technique peuvent être utilisés pour la bonne réalisation de l'invention.
- Sur l'arrachement de la
figure 1 , on a représenté, à titre d'exemple et de manière non limitative, des moyens 30 de refroidissement constitués d'un échangeur 32 logé dans le moule 16. Comme l'illustrent les flèches, l'échangeur est alimenté en fluide caloporteur par un conduit d'arrivée 34 et ce fluide est évacué par un conduit 36. Cette configuration permet d'évacuer un grand nombre de calories en une durée très réduite. - De tels échangeurs 34 sont répartis suivant toute la périphérie de l'empreinte 18, pour assurer une refroidissement rapide et uniforme de l'empreinte 18.
- Enfin, préalablement à l'opération de moulage du noyau 10, le procédé peut comporter une opération préliminaire de chauffage du moule 16 de manière à diminuer la différence initiale de température entre les sels minéraux et le moule 16.
- A cet effet, le moule 16 comporte des moyens internes de chauffage 38, par exemple une ou plusieurs résistances électriques 40 logées dans le moule 16 et destinée(s) à permettre son élévation de température de manière uniforme.
- L'invention permet donc de réaliser des noyaux en sels minéraux à base de borates de potassium qui ont la particularité d'être rapidement dissolvables, ce qui permet de réduire les coûts et les temps de production de pièces 12 moulées avec de tels noyaux.
Claims (7)
- Noyau (10) pour la réalisation de formes creuses par fonderie, obtenu par moulage d'une coulée de sels minéraux en fusion dans un moule (16),
caractérisé en ce qu'il comporte une cavité intérieure (26) destinée à permettre à un solvant d'avoir accès par capillarité au coeur du noyau afin d'en accélérer la dissolution dans la pièce (12) après usage du noyau. - Noyau (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la cavité (26) intérieure est formée lors du moulage de celui-ci,
- Noyau (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la cavité (26) est constituée d'une retassure interne du noyau obtenue suite à un refroidissement plus rapide de sa surface extérieure (28) que de son coeur.
- Procédé de fabrication d'un noyau (10) selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'opération de moulage est suivie d'une opération de refroidissement rapide de la surface extérieure (28) du noyau (10).
- Procédé de fabrication d'un noyau (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, au cours de l'opération de refroidissement rapide de la surface extérieure (28) du noyau (10), on refroidit rapidement la paroi d'une empreinte (18) du moule (10) au contact avec le noyau (10) à l'aide de moyens (30) de refroidissement agencés à proximité de la paroi de l'empreinte (18) du moule (16).
- Procédé de fabrication d'un noyau (10) selon l'une des revendications précédentes 4 ou 5, caractérisé en ce que les sels minéraux en fusion sont coulés par gravité dans le moule (16) au cours de l'opération de moulage du noyau.
- Procédé de fabrication d'un noyau (10) selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte une opération préliminaire de chauffage du moule (16) à l'aide de moyens (38) de chauffage internes au moule (16), préalable à l'opération de moulage, en vue de diminuer la différence initiale de température entre les sels minéraux et le moule (16).
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