FR2680327A1

FR2680327A1 - Improvements to methods and devices for decoring foundry component (casting) casting cores

Info

Publication number: FR2680327A1
Application number: FR9110389A
Authority: FR
Inventors: Massin Marcel; Massin Daniel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-08-14
Filing date: 1991-08-14
Publication date: 1993-02-19
Anticipated expiration: 2011-08-14
Also published as: FR2680327B1

Abstract

The invention relates to improvements to methods and devices for decoring sand cores in moulded components, particularly internal-combustion engine cylinder heads. The method consists in creating and in maintaining a random alternating balancing of the component-holder capsule (2), resulting from the combination of an alternating longitudinal movement, combined with impacts, with an alternating transverse movement, and with a random variation of the frequency of the balancing by action on the speed of rotation of the motor (6) driving the crankshaft (3) providing transverse balancing. Principal application: automobiles.

Description

L'invention concerne des perfectionnements aux procédés et dispositifs de débourrage de noyaux de coulée de pièces de fonderie.The invention relates to improvements to the methods and devices for cleaning the casting cores of foundry parts.

L'élimination des noyaux de coulée sur des pièces de fonderie d'architecture complexe exige de recourir à des procédés et à des dispositifs mécaniques permettant de soumettre la pièce à des chocs répétés, susceptibles de rompre l'adhérence du sable sur les parois. Les dispositifs sont constitués, essentiellement, d'un châssis, sur lequel se fixe une ou plusieurs pièces à débourrer; ledit châssis étant soumis à des vibrations et à des chocs susceptibles de provoquer le décollage et le fractionnement des noyaux.The elimination of casting cores on foundry pieces of complex architecture requires the use of mechanical methods and devices making it possible to subject the piece to repeated shocks, likely to break the adhesion of the sand on the walls. The devices consist essentially of a frame, on which one or more parts to be cleaned are fixed; said chassis being subjected to vibrations and shocks capable of causing takeoff and splitting of the cores.

Toutefois, force est de remarquer que les vibrations et les chocs appliqués ainsi régulièrement sur les pièces ne garantissent cependant pas un fractionnement suffisant du noyau, ni un décollage de toutes les fractions de celui-ci. I1 résulte de cette situation une certaine réticence des concepteurs de pièces moulées à recourir à des architectures complexes, susceptibles de contrarier cette opération de débourrage, alors que ce serait pourtant très souhaitable pour l'utilisation ultérieure de la pièce.However, it should be noted that the vibrations and shocks thus applied regularly to the parts do not however guarantee a sufficient fractionation of the core, nor a take-off of all the fractions thereof. I1 results from this situation a certain reluctance of the designers of molded parts to resort to complex architectures, likely to thwart this cleaning operation, whereas it would however be very desirable for the subsequent use of the part.

Ce problème revêt une importance particulière sur les culasses de moteur à combustion interne, dont les plus complexes s'avèrent, très souvent, impossible à débourrer entièrement, avec ce que cela suppose comme perturbation sur les chaînes de fabrication.This problem is of particular importance in the cylinder heads of an internal combustion engine, the most complex of which prove, very often, to be unable to fully disburse, with what this supposes as a disturbance on the production lines.

On connaît déjà un procédé de fractionnement et d'évacuation des noyaux de coulée de pièces de fonderie (demande de brevet français n"91 01385 du 7 Février 1991) consistant à - appliquer des chocs à fréquence élevée directement sur la pièce, alors que celle-ci est maintenue en appui contre un matelas pneumatique, pour obtenir le fractionnement du noyau - soumettre la pièce à un balancement alternatif, en vue d'obtenir la désagrégation totale du noyau et un effet de sablage des parois internes de la pièce - éliminer le sable par gravité, au fur et à mesure de la désagrégation du noyau
Avec le dispositif d'application de ce procédé, le balancement de la pièce s'effectue dans le plan horizontal et est obtenu par l'intermédiaire d'un récepteur, comportant une plaque d'appui de la pièce, une plaque de serrage et un vérin de bridage, relié verticalement au bâti par l'intermédiaire de quatre biellettes et, horizontalement, par l'intermédiaire d'une bielle et d'un double excentrique monté sur un arbre d'entraînement entraîné en rotation par un moteur. L'élimination du sable par gravité étant obtenue par mise en butée de la pièce contre une butée mécanique solidaire de la plaque d'appui.There is already known a process for fractioning and evacuating the casting cores of foundry parts (French patent application No. 91 01385 of February 7, 1991) consisting of - applying high frequency shocks directly to the part, while that -this is kept in abutment against an air mattress, to obtain the core fractionation - subject the part to an alternating rocking, in order to obtain the total disintegration of the core and a sanding effect of the internal walls of the part - eliminate the sand by gravity, as the nucleus disintegrates
With the device for applying this method, the part is rocked in the horizontal plane and is obtained by means of a receiver, comprising a part support plate, a clamping plate and a clamping cylinder, connected vertically to the frame by means of four rods and, horizontally, by means of a rod and a double eccentric mounted on a drive shaft driven in rotation by a motor. The elimination of sand by gravity being obtained by abutment of the part against a mechanical stop secured to the support plate.

Le balancement alternatif horizontal ne s'effectuant que dans une unique direction, prédeterminée de construction, il en résulte une insuffisance de sollicitations latérales, qui peut exiger, dans certains cas, que le débourrage s'effectue en deux phases successives et identiques, séparées par un repositionnement à 90 de la pièce dans son récepteur, ou de la capsule porte-pièce elle-même par rapport au récepteur ; ce qui exige des manipulations intermédiaires, susceptibles d'entraîner des erreurs de repositionnement (180 au lieu de 90 ) et grève considérablement le temps nécessaire au débourrage complet.The horizontal reciprocating swing being carried out only in a single direction, predetermined of construction, it results from it from an insufficiency of lateral stresses, which can require, in certain cases, that the settling takes place in two successive and identical phases, separated by a 90 repositioning of the part in its receiver, or of the part-holder capsule itself relative to the receiver; which requires intermediate manipulations, which can lead to repositioning errors (180 instead of 90) and considerably reduces the time required for complete cleaning.

Ce problème revet une importance particulière pour les culasses de moteur à combustion interne1 dont les plus complexes laissent toujours subsister quelques doutes quant à l'élimination complète de toutes les particules de sable.This problem is of particular importance for the cylinder heads of internal combustion engines1, the most complex of which still leave some doubts as to the complete elimination of all the sand particles.

La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. Cette invention, telle qu'elle se caractérise, résout le problème consistant à définir un procédé et à créer un dispositif avec lesquels les noyaux puissent etre totalement fragmentés, désagrégés et évacués en une seule et meme phase, sans repositionnement de la pièce dans son support.The present invention aims to remedy these drawbacks. This invention, as it is characterized, solves the problem of defining a process and creating a device with which the nuclei can be completely fragmented, disaggregated and removed in one and the same phase, without repositioning the part in its support. .

Le procédé selon l'invention se caractérise principalement en ce que le balancement alternatif résulte de la combinaison d'un mouvement longitudinal alternatif, combiné à des chocs, à un mouvement transversal alternatif et en ce que ledit balancement est irrégulier et aléatoire.The method according to the invention is mainly characterized in that the alternating rocking results from the combination of an alternating longitudinal movement, combined with shocks, with an alternating transverse movement and in that said rocking is irregular and random.

Selon une première variante du procédé, le mouvement transversal alternatif est appliqué dans un plan parallèle à celui dans lequel le mouvement longitudinal est appliqué.According to a first variant of the method, the alternating transverse movement is applied in a plane parallel to that in which the longitudinal movement is applied.

Selon une seconde variante du procédé, le mouvement transversal alternatif est appliqué dans un plan perpendiculaire à celui dans lequel le mouvement longitudinal est applique.According to a second variant of the method, the alternating transverse movement is applied in a plane perpendicular to that in which the longitudinal movement is applied.

Selon un mode de réalisation d'un dispositif d'application du procédé selon la première variante de celui-ci, le mouvement transversal alternatif est obtenu par l'intermédiaire d'un vilebrequin, relié à la capsule porte-pièce par au moins une bielle. Ladite capsule porte-pièce étant supportée par un bâti par l'intermédiaire de quatre biellettes s'articulant dans des plans perpendiculaires au vilebrequin, et la fréquence du balancement résultant étant rendue irrégulière et aléatoire par variation correspondante de la vitesse de rotation du moteur d'entraînement du vilebrequin.According to one embodiment of a device for applying the method according to the first variant thereof, the reciprocating transverse movement is obtained by means of a crankshaft, connected to the workpiece holder capsule by at least one connecting rod . Said workpiece capsule being supported by a frame by means of four rods hinging in planes perpendicular to the crankshaft, and the frequency of the resulting rocking being made irregular and random by corresponding variation in the speed of rotation of the engine. crankshaft drive.

Selon un autre mode de réalisation d'un dispositif d'application du procédé selon la première variante de celui-ci, le mouvement transversal alternatif est obtenu par l'intermédiaire de deux vilebrequins, disposés verticalement entre le bâti et le support de capsule le balancement alternatif résultant étant rendu irrégulier et aléatoire, comme dans le mode de réalisation précédent, par variation correspondante de la vitesse de rotation du moteur d'entraînement des vilebrequins.According to another embodiment of a device for applying the method according to the first variant thereof, the reciprocating transverse movement is obtained by means of two crankshafts, arranged vertically between the frame and the capsule support the rocking resulting alternative being made irregular and random, as in the previous embodiment, by corresponding variation in the speed of rotation of the crankshaft drive motor.

Selon un mode de réalisation d'un dispositif d'application du procédé selon la seconde variante de celui-ci > le mouvement transversal alternatif est obtenu par l'intermédiaire d' un vilebrequin et de ressorts interposés verticalement entre la capsule porte-pièce et le bâti support, et la fréquence du balancement résultant du porte-capsule est rendue irrégulière et aléatoire par variation correspondante de la vitesse de rotation du moteur d'entraînement du vilebrequin.According to one embodiment of a device for applying the method according to the second variant thereof> the reciprocating transverse movement is obtained by means of a crankshaft and springs interposed vertically between the workpiece carrier and the support frame, and the frequency of swaying resulting from the capsule holder is made irregular and random by corresponding variation in the speed of rotation of the crankshaft drive motor.

Préférentiellement, dans ce dernier mode de réalisation, le vilebrequin est disposé dans le plan médian longitudinal de la capsule porte-pièce, et les ressorts sont répartis en deux rangées, disposées symétriquement par rapport au vilebrequin.Preferably, in this latter embodiment, the crankshaft is arranged in the longitudinal median plane of the workpiece carrier capsule, and the springs are distributed in two rows, arranged symmetrically with respect to the crankshaft.

Selon un mode de réalisation commun à l'ensemble des dispositifs, la variation de vitesse du moteur d'entraînement des vilebrequins est obtenue par l'intermédiaire d'un variateur électronique piloté.According to an embodiment common to all the devices, the speed variation of the crankshaft drive motor is obtained by means of a controlled electronic variator.

Les avantages obtenus grâce à cette invention, consistent en ce que des pièces creuses d'architecture très complexe, telles que des culasses de moteur à explosion, peuvent etre conçues sans risque de difficultés d'élimination du noyau, ni de pertes de charges dues à une rugosité excessive des parois ; ceci sans compromettre la productivité.The advantages obtained thanks to this invention, consist in that hollow parts of very complex architecture, such as cylinder heads of internal combustion engine, can be designed without risk of difficulties of elimination of the core, nor of pressure losses due to excessive roughness of the walls; this without compromising productivity.

D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre des différents modes de réalisation du dispositif selon l'invention donnés à titre d'exemple non limitatif au regard des dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente une vue de face du dispositif de débourrage selon un mode de réalisation correspondant à la première variante du procédé, - la figure 2 représente une vue de face du dispositif de débourrage selon un mode de réalisation correspondant à une seconde variante du procédé, - la figure 3 représente une vue de côté, en perspective, du dispositif de débourrage selon un second mode de réalisation correspondant à la première variante du procédé.Other characteristics and advantages will appear in the following description of the various embodiments of the device according to the invention given by way of non-limiting example with regard to the appended drawings, in which - FIG. 1 represents a front view of the cleaning device according to an embodiment corresponding to the first variant of the process, - Figure 2 represents a front view of the cleaning device according to an embodiment corresponding to a second variant of the process, - Figure 3 represents a view of side, in perspective, of the cleaning device according to a second embodiment corresponding to the first variant of the method.

Les figures représentent un bâti 1, 9, supportant une capsule porte-pièce 2 ou un support de capsule 10 par l'intermédiaire de biellettes 5, de ressorts 7 ou de vilebrequins 8, actionnés par un vilebrequin 3, une ou plusieurs bielles 4 et un moteur d'entraînement 6.The figures represent a frame 1, 9, supporting a work-holding capsule 2 or a capsule support 10 by means of links 5, springs 7 or crankshafts 8, actuated by a crankshaft 3, one or more connecting rods 4 and a drive motor 6.

En examinant plus particulièrement la figure 1, on remarque que la capsule porte-pièce 2 est reliée au châssis 1 par l'intermédiaire de biellettes 5, qui peuvent etre communes avec celles permettant le balancement longitudinal, sous réserve que leurs articulations soient conçues en conséquence (genouillères ou double axe d'articulation) ; le balancement latéral étant assuré par la bielle 4,animée d'un mouvement alternatif par l'intermédiaire du vilebrequin 3. Il est évident, pour l'homme de métier, que la fréquence du balancement alternatif ainsi créée et entretenue par le moteur 6 pourra etre rendue aléatoire par simple variation aléatoire de la vitesse de rotation dudit moteur 6 ; ce qui peut être aisément obtenu par l'intermédiaire d'un variateur électronique, dont le pilotage est assuré en conséquence.By examining more particularly FIG. 1, it can be seen that the workpiece capsule 2 is connected to the chassis 1 by means of connecting rods 5, which may be common with those allowing the longitudinal rocking, provided that their articulations are designed accordingly. (knee pads or double axis of articulation); the lateral rocking being ensured by the connecting rod 4, driven by a reciprocating movement by means of the crankshaft 3. It is obvious, for the skilled person, that the frequency of the alternating rocking thus created and maintained by the engine 6 can be made random by simple random variation of the speed of rotation of said motor 6; which can easily be obtained by means of an electronic variator, the control of which is ensured accordingly.

En se reportant à la figure 2,on remarque que, dans ce mode de réalisation, la capsule porte-pièce 2 est reliée au châssis 1 par l'intermédiaire du vilebrequin 3, en prise directe, sur le dessous de ladite capsule 2, et de deux rangées de ressorts 7, disposées de chaque côté du vilebrequin et assurant le rappel en position verticale de la capsule 2, tout en créant avec celle-ci, un système vibrant, qui, combiné à une variation aléatoire de la vitesse de rotation du vilebrequin, obtenue comme indiqué à l'exemple ci-dessus, générera et entretiendra un balancement alternatif aléatoire de ladite capsule porte-pièce 2. Dans ce mode de réalisation, le balancement longitudinal peut être obtenu par coulissement alternatif du palier 21, reliant la capsule porte-pièce 2 au vilebrequin 3, sur le maneton dudit vilebrequin, sous réserve que la longueur de celui-ci soit prédéterminée en conséquence pour offrir une liberté de coulissement suffisante.Referring to FIG. 2, it can be seen that, in this embodiment, the workpiece carrier capsule 2 is connected to the chassis 1 by means of the crankshaft 3, in direct engagement, on the underside of said capsule 2, and two rows of springs 7, arranged on each side of the crankshaft and ensuring the return to the vertical position of the capsule 2, while creating with it, a vibrating system, which, combined with a random variation of the speed of rotation of the crankshaft, obtained as shown in the example above, will generate and maintain a random alternating swing of said workpiece capsule 2. In this embodiment, the longitudinal swing can be obtained by alternately sliding the bearing 21, connecting the capsule workpiece carrier 2 to the crankshaft 3, on the crankpin of said crankshaft, provided that the length thereof is predetermined accordingly to provide sufficient sliding freedom.

En examinant maintenant la figure 3, on remarque que, dans ce mode de réalisation,le balancement longitudinal et le balancement transversal du support 10 sont combinés dans le déplacement circulaire du maneton 81 des vilebrequins 8 par rapport à l'arbre d'entraînement 82 de ces derniers. Le balancement ainsi obtenu peut être rendu irrégulier et aléatoire, dans ce cas aussi, par variation de la vitesse de rotation du moteur d'entraînement des vilebrequins, utilisant le moyen déjà évoqué dans les autres exemples.Now examining FIG. 3, it can be seen that, in this embodiment, the longitudinal swing and the transverse swing of the support 10 are combined in the circular movement of the crankpin 81 of the crankshafts 8 relative to the drive shaft 82 of these latter. The balancing thus obtained can be made irregular and random, in this case too, by varying the speed of rotation of the crankshaft drive motor, using the means already mentioned in the other examples.

Il faut souligner que, dans les exemples représentés aux figures 1 et 2,1 a fréquence du balancement longitudinal peut être rendue, elle aussi, aléatoire par variation aléatoire de la vitesse de rotation du moteur affecté à cette fonction.It should be emphasized that, in the examples shown in FIGS. 1 and 2.1, the frequency of longitudinal swinging can also be made random by random variation of the speed of rotation of the motor assigned to this function.

Le procédé et le dispositif, selon l'invention, concernent principalement le débourrage des culasses de moteur à combustion interne, mais rien ne s'oppose à leur utilisation pour l'élimination du noyau d'autres pièces de fonderie présentant la même complexité interne, sous réserve d'adaptations mineures. The method and the device according to the invention mainly relate to the cleaning of the cylinder heads of an internal combustion engine, but nothing prevents their use for the removal of the core from other foundry parts having the same internal complexity, subject to minor adaptations.

Claims

RevendicationsClaims

1 . Procédé de fractionnement et d'évacuation des noyaux de coulée de pièces de fonderie, consistant à a) appliquer des chocs à fréquence élevée directement sur la pièce, alors que celle-ci est maintenue en appui contre un matelas pneumatique, pour obtenir le fractionnement du noyau, b) soumettre la pièce à un balancement alternatif, en vue d'obtenir la désagrégation totale du noyau et un effet de sablage des parois internes de la pièce, c) éliminer le sable par gravité, au fur et à mesure de la désagrégation du noyau, caractérisé en ce que le balancement alternatif résulte de la combinaison d'un mouvement longitudinal alternatif à un mouvement transversal alternatif et en ce que la fréquence dudit balancement est irrégulière et aléatoire.1. Process for the fractionation and evacuation of the casting cores of foundry parts, consisting in a) applying high frequency shocks directly to the part, while the latter is held in abutment against an air mattress, to obtain the fractionation of the core, b) subject the part to an alternative rocking, in order to obtain the total disintegration of the core and a sanding effect of the internal walls of the part, c) remove the sand by gravity, progressively as the disintegration of the core, characterized in that the alternating swing results from the combination of an alternating longitudinal movement with an alternating transverse movement and in that the frequency of said swing is irregular and random.

2 . Procédé selon la revendication 1,caractérisé en ce que le mouvement transversal alternatif est appliqué dans un plan parallèle à celui dans lequel le mouvement longitudinal est applique.2. Method according to claim 1, characterized in that the reciprocating transverse movement is applied in a plane parallel to that in which the longitudinal movement is applied.

3 . Procédé selon la revendication l,caractérisé en ce que le mouvement transversal alternatif est appliqué dans un plan perpendiculaire à celui dans lequel le mouvement longitudinal est appliqué.3. Method according to claim 1, characterized in that the reciprocating transverse movement is applied in a plane perpendicular to that in which the longitudinal movement is applied.

4 . Dispositif d'application du procédé selon les revendications 1 et 2 ci-dessus, caractérisé en ce que le mouvement alternatif transversal est obtenu par l'intermédiaire d'un vilebrequin (3) relié à la capsule porte-pièce (2) par au moins une bielle (4), en ce que ladite capsule porte-pièce (2) est supportée par un bâti (1) par l'intermédiaire de quatre biellettes (5) s articulant dans des plans perpendiculaires au vilebrequin (3) et en ce que la fréquence du balancement alternatif est rendue irrégulière et aléatoire par variation correspondante de la vitesse de rotation du moteur (6) d'entraînement du vilebrequin (3).4. Device for applying the method according to Claims 1 and 2 above, characterized in that the transverse reciprocating movement is obtained by means of a crankshaft (3) connected to the workpiece holder capsule (2) by at least a connecting rod (4), in that said work-holding capsule (2) is supported by a frame (1) by means of four rods (5) hinging in planes perpendicular to the crankshaft (3) and in that the frequency of the alternating swing is made irregular and random by corresponding variation of the speed of rotation of the engine (6) driving the crankshaft (3).

5 . Dispositif d'application du procédé selon les revendications 1 et 3 caractérisé en ce que le mouvement alternatif transversal est obtenu par l'intermédiaire d'un vilebrequin (3), relié à la capsule porte-pièce (2) par au moins un palier (21), fixé sous cette dernière, et de ressorts (7), interposés verticalement entre la capsule porte-pièce (2) et le bâti (1), et en ce que la fréquence du balancement alternatif est rendue irrégulière et aléatoire par variation correspondante de la vitesse de rotation du moteur (6) d'entraînement du vilebrequin (3).5. Device for applying the method according to Claims 1 and 3, characterized in that the transverse reciprocating movement is obtained by means of a crankshaft (3), connected to the workpiece holder capsule (2) by at least one bearing ( 21), fixed under the latter, and springs (7), vertically interposed between the workpiece capsule (2) and the frame (1), and in that the frequency of the alternating swing is made irregular and random by corresponding variation the speed of rotation of the engine (6) driving the crankshaft (3).

6 . Dispositif selon la revendication 5,caractérisé en ce que le vilebrequin (3) est disposé dans le plan médian longitudinal de la capsule porte-pièce (2), alors que les ressorts (7) sont répartis en deux rangées disposées symétriquement par rapport au vilebrequin (3).6. Device according to claim 5, characterized in that the crankshaft (3) is arranged in the longitudinal median plane of the workpiece carrier capsule (2), while the springs (7) are distributed in two rows arranged symmetrically with respect to the crankshaft (3).

7 . Dispositif d'application du procédé selon les revendications 1, 2,caractérisé en ce que le mouvement longitudinal alternatif et le mouvement transversal alternatif sont combinés dans un même mouvement assurant le balancement alternatif d'ensemble par l'intermédiaire de deux vilebrequins (8), disposés verticalement entre un bâti (9) et un support (10) de capsule porte-pièce, et en ce que la fréquence du balancement alternatif est rendue irrégulière et aléatoire par variation correspondante de la vitesse de rotation du moteur d'entraînement des vilebrequins (8).7. Device for applying the method according to claims 1, 2, characterized in that the reciprocating longitudinal movement and the reciprocating transverse movement are combined in a single movement ensuring the overall alternating rocking by means of two crankshafts (8), arranged vertically between a frame (9) and a support (10) for a work-holding capsule, and in that the frequency of the alternating swing is made irregular and random by corresponding variation in the speed of rotation of the crankshaft drive motor ( 8).

8 . Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4, 5 et 7, caractérisé en ce que la variation de vitesse du moteur d'entraînement des vilebrequins (3, 8) est obtenue par l'intermédiaire d'un variateur électronique piloté. 8. Device according to any one of claims 4, 5 and 7, characterized in that the speed variation of the crankshaft drive motor (3, 8) is obtained by means of a controlled electronic variator.