FR3081734A1 - Modele perdu pour moulage d'une piece metallique comprenant une plaque metallique de recouvrement - Google Patents
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Abstract
L'invention porte sur un modèle perdu (1) destiné à être utilisé en fonderie pour une obtention par moulage d'une pièce métallique à partir d'un métal liquide, le modèle perdu (1) étant constitué d'au moins une première strate et une deuxième strate en un matériau gazéifiable assemblées entre elles, la première strate portant une face plane extérieure (2) destinée à former une tablature sur la pièce métallique à mouler, le modèle perdu (1) étant revêtu d'une couche d'enduit sur son contour extérieur, caractérisé en ce que, sous la couche d'enduit, le modèle perdu (1) comprend une plaque métallique de recouvrement (3) appliquée contre la face plane extérieure (2).
Description
[0001] La présente invention concerne un modèle perdu pour moulage d'une pièce métallique comprenant une plaque métallique de recouvrement. La pièce métallique est avantageusement mais non exclusivement une culasse de moteur thermique de véhicule automobile.
[0002] Dans le domaine de la fonderie, il est connu de fabriquer une pièce en un matériau métallique à partir de l'utilisation d'un modèle perdu. Ce dernier présente une conformation et des dimensions identiques à la pièce souhaitée. Le modèle perdu est formé d'une matière gazéifiable, telle que par exemple le polystyrène, avantageusement du polystyrène expansé, le polyuréthane ou le polyéthylène.
[0003] Le modèle perdu est placé à l'intérieur d'une enceinte et noyé constituée de sable en laissant une ouverture dans le modèle perdu recevant le matériau métallique en fusion pour former la pièce métallique. Au contact du matériau métallique en fusion, la matière gazéifiable est sublimée pour laisser place au matériau métallique. Après refroidissement de ce dernier, la pièce métallique obtenue est de forme et de dimensions identiques à celles du modèle perdu.
[0004] Pour permettre de réaliser des pièces métalliques de forme complexe, il est connu de former le modèle perdu à partir d'un assemblage de plusieurs parties qui sont collées les unes aux autres.
[0005] Ainsi, le modèle perdu peut être constitué d'au moins une première strate et une deuxième strate en un matériau gazéifiable assemblées entre elles. Selon la pièce métallique à obtenir, la première strate peut porter une face plane extérieure destinée à former une tablature sur la pièce métallique à mouler, cette tablature étant sous forme d’une surface plane percée ou non de passages.
[0006] Il est connu de revêtir le modèle perdu d’une couche d’enduit sur son contour extérieur, l’enduit formant une fine couche réfractaire. Il est aussi connu d’appliquer sur la fine couche réfractaire d’enduit une plaque métallique ceci en vis-à-vis de la face plane extérieure alors revêtue d’enduit.
[0007] Il est aussi possible de regrouper avant enduction plusieurs modèles perdus, afin de former une grappe de modèles perdus, avantageusement deux modèles perdus. C’est la grappe qui est alors enduite. C’est cette grappe enduite qui est placée dans un container de moulage appelé cuve qui est ensuite rempli de sable.
[0008] Selon l’état de la technique, une solution proposée pour améliorer les caractéristiques mécaniques d’une grappe de modèles perdus ou un modèle perdu est de positionner sur la grappe enduite ou sur le modèle perdu enduit une ou des plaques métalliques de recouvrement en vis-à-vis de chaque face plane extérieure alors revêtue d’enduit. La ou les plaques métalliques sont sensiblement de même dimensions que la ou les faces planes extérieures sur les modèles perdus.
[0009] Ceci n’a pas donné entière satisfaction du fait d’un placage insatisfaisant de la ou des plaques métalliques de recouvrement. Il est nécessaire de prévoir des éléments supplémentaires assurant un placage de la ou des plaques métalliques de recouvrement contre leur face plane extérieure du modèle perdu associé.
[0010] Par exemple, il a été décrit dans l’état de la technique un système amovible à ressorts permettant de réaliser cette fonction de plaquage. Ceci nécessite l’utilisation d’éléments de placage et accroît le prix de chaque modèle perdu. De plus, l’action de placage n’est pas forcément optimale.
[0011] Par conséquent, le problème à la base de l’invention est, pour un modèle perdu ou une grappe de modèles perdus destiné à être utilisé en fonderie pour une obtention par moulage d'une pièce métallique à partir d’un métal liquide, pour lequel modèle perdu ou laquelle grappe il est utilisé une ou des plaques de recouvrement, de garantir un placage satisfaisant de cette ou de ces plaques de recouvrement sur le modèle perdu respectif.
[0012] Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l’invention un modèle perdu destiné à être utilisé en fonderie pour une obtention par moulage d'une pièce métallique à partir d’un métal liquide, le modèle perdu étant constitué d'au moins une première strate et une deuxième strate en un matériau gazéifiable assemblées entre elles, la première strate portant une face plane extérieure destinée à former une tablature sur la pièce métallique à mouler, le modèle perdu étant revêtu d’une couche d’enduit sur son contour extérieur, caractérisé en ce que, sous la couche d’enduit, le modèle perdu comprend une plaque métallique de recouvrement appliquée contre la face plane extérieure.
[0013] L’effet technique est d’augmenter les caractéristiques mécaniques d’un modèle perdu en positionnant une plaque métallique de recouvrement avant enduction du modèle, le positionnement se faisant avantageusement par collage, contre une face plane extérieure destinée à former une tablature.
[0014] Le principal avantage de la présente invention est l’obtention d’un contact parfait entre la plaque métallique de recouvrement et la face plane extérieure du modèle perdu tout en évitant l’emploi d’éléments de placage comme dans l’état de la technique.
[0015] Les investissements requis par la mise en oeuvre de la présente invention par rapport à un système mécanique de placage sont minimisés. L’intérêt de cette invention réside dans sa simplicité et son faible coût.
[0016] Avantageusement, la matière plastique gazéifiable est sélectionnée pour être gazéifiée à une température correspondant à une température estimée pour le métal liquide lors du moulage. Il convient en effet que la matière plastique gazéifiable fonde à la température du métal liquide.
[0017] Avantageusement, la matière plastique gazéifiable est du polystyrène, du polyuréthane ou du polyéthylène.
[0018] Avantageusement, la plaque métallique de recouvrement appliquée contre la face plane extérieure du modèle perdu est collée sur la face plane extérieure. En effet, pour réaliser un modèle perdu en matière plastique pour le moulage d’une pièce métallique, il est nécessaire de coller différentes strates entre elles. Il est profité d’une étape de collage lors du procédé de fabrication du modèle perdu ou d’une grappe comportant plusieurs modèles perdus pour coller la plaque métallique de recouvrement contre la face plane extérieure.
[0019] Avantageusement, la plaque métallique de recouvrement est en matériau métallique d’une température de fusion supérieure à une température estimée pour le métal liquide lors du moulage. Ceci permet à la plaque métallique de recouvrement de résister à la température du métal liquide introduit dans le modèle perdu et de pouvoir être ainsi récupérée après moulage de la pièce métallique.
[0020] Avantageusement, le modèle perdu est configuré pour le moulage d’une culasse d’un moteur thermique d’un véhicule automobile.
[0021] La présente invention concerne aussi une grappe de modèles perdus, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins deux tels modèles perdus, lesdits au moins deux modèles perdus étant placés dos à dos sur la grappe avec leur face plane extérieure respective orientée vers l’extérieur de la grappe.
[0022] Avantageusement, la grappe comprend un tuyau de coulée disposé selon un axe longitudinal médian de la grappe et se terminant à une extrémité libre par un entonnoir. Ceci permet d’avoir une alimentation guidée et centralisée commune pour lesdits au moins deux modèles.
[0023] L’invention concerne aussi un procédé de fabrication d’une telle grappe de modèles perdus comprenant les étapes suivantes :
- réalisation d’au moins deux strates en matériau gazéifiable,
- collage desdites au moins deux strates entre elles pour former un premier modèle perdu, une première desdites au moins deux strates portant la face plane extérieure,
- répétition des deux premières étapes pour former au moins un deuxième modèle perdu,
- collage du premier modèle perdu avec ledit au moins un deuxième modèle perdu pour former une grappe,
- enduction de la grappe, caractérisé en ce qu’avant l’étape d’enduction, une plaque métallique de recouvrement est appliquée et adhérée sur la face plane extérieure de chaque modèle perdu.
[0024] Ceci peut être appliqué aussi à la fabrication d’un modèle perdu unitaire, une répétition des deux premières étapes n’étant plus nécessaire pour la fabrication d’un deuxième modèle perdu.
[0025] L’invention concerne enfin un procédé de moulage de pièces métalliques par un tel modèle perdu ou une telle grappe de modèles, le modèle perdu ou la grappe étant placé dans une enceinte et noyé dans du sable en laissant subsister un orifice de coulée dans le modèle perdu ou la grappe et du métal liquide étant versé dans cet orifice, caractérisé en ce qu’au démoulage des pièces métalliques, la ou les plaques métalliques de recouvrement sont récupérées et nettoyées.
[0001] Le fait de pouvoir récupérer les plaques métalliques de recouvrement représente une économie appréciable, ces plaques métalliques n’ayant pas subi une température trop élevée du fait de la présence de la couche d’enduction entre elles et le métal liquide en début de coulée.
[0026] D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs et sur lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique d’une vue en perspective d’un modèle perdu avec une plaque métallique de recouvrement, la plaque métallique de recouvrement étant montrée espacée du modèle perdu et étant destinée à être appliquée contre une face extérieure du modèle perdu avant enduction du modèle perdu conformément à la présente invention,
- la figure 2 est une représentation schématique d’une vue en perspective d’un modèle perdu avec une plaque métallique de recouvrement, la plaque métallique de recouvrement étant montrée appliquée contre la face extérieure du modèle perdu avant enduction du modèle perdu conformément à la présente invention,
- la figure 3 est une représentation schématique d’une vue en perspective d’une grappe de deux modèles perdus avec chacun une plaque métallique de recouvrement, la plaque métallique de recouvrement étant montrée appliquée contre le modèle perdu associé avant enduction de la grappe et des modèles perdus conformément à la présente invention.
[0027] Il est à garder à l’esprit que les figures sont données à titre d'exemples et ne sont pas limitatives de l’invention. Elles constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier, les dimensions des différents éléments illustrés ne sont pas représentatives de la réalité.
[0028] Dans ce qui va suivre, il est fait référence à toutes les figures prises en combinaison. Quand il est fait référence à une ou des figures spécifiques, ces figures sont à prendre en combinaison avec les autres figures pour la reconnaissance des références numériques désignées.
[0029] En se référant à toutes les figures et particulièrement aux figures 1 et 2, la présente invention concerne un modèle perdu 1 destiné à être utilisé en fonderie pour une obtention par moulage d'une pièce métallique à partir d’un métal liquide.
[0030] Le modèle perdu 1 est constitué d'au moins une première strate et une deuxième strate en un matériau gazéifiable assemblées entre elles. Un modèle perdu 1 est donc constitué d'une pluralité de strates qui sont destinées à être assemblées entre elles. Les strates sont solidarisées entre elles par l'intermédiaire d'un joint de scellement disposé entre deux strates adjacentes. Chaque strate peut être agencée pour faciliter un empilement des strates les unes sur les autres.
[0031] La première strate, avantageusement sur les figures 1 et 2, sur la face la plus haute du modèle dans cette position qui n’est pas forcément la position du modèle perdu 1 lors du moulage, les modèles perdus 1 étant alors portés verticalement par une grappe 4 comme montré à la figure 3, porte une face plane extérieure 2 destinée à former une tablature sur la pièce métallique à mouler. Par tablature, il est entendu une face relativement plane formant une face de la pièce métallique destinée à recevoir des éléments.
[0032] Le modèle perdu 1 est revêtu d’une couche d’enduit sur son contour extérieur, avantageusement un enduit réfractaire. Au lieu qu’une plaque métallique de recouvrement 3 soit appliquée contre la face plane extérieure 2 après enduction comme le propose l’état de la technique le plus proche, la présente invention propose que, sous la couche d’enduit donc avant l’enduction du modèle perdu 1, le modèle perdu 1 comprenne une plaque métallique de recouvrement 3 appliquée contre la face plane extérieure 2.
[0033] La plaque métallique de recouvrement est ainsi appliquée contre la face plane extérieure 2 par l’enduction et la couche d’enduit ainsi créé sur le pourtour extérieur du modèle perdu, en plus d’avoir été préférentiellement préalablement solidarisée avec la face plane extérieure 2 lors d’un collage.
[0034] La matière plastique gazéifiable peut être sélectionnée pour être gazéifiée à une température correspondant à une température estimée pour le métal liquide lors du moulage. Le modèle perdu 1 fond alors dès qu’il est en contact avec le métal liquide pour laisser la place à la pièce métallique moulée.
[0035] La matière plastique gazéifiable peut être du polystyrène, avantageusement expansé, du polyuréthane ou du polyéthylène. Le polystyrène est préféré.
[0036] Pour un meilleur maintien de la plaque métallique de recouvrement 3 sur la face plane extérieure 2 du modèle perdu 1, la plaque métallique de recouvrement 3 appliquée contre la face plane extérieure 2 du modèle perdu 1 peut être collée sur la face plane extérieure 2.
[0037] la plaque métallique de recouvrement 3 appliquée contre la face plane extérieure 2 du modèle perdu 1 peut présenter des évidements pouvant servir au passage du métal liquide mais ceci n’est pas limitatif.
[0038] Pour résister au métal liquide en fusion arrivant sur elle, la plaque métallique peut être en un matériau métallique d’une température de fusion supérieure à une température estimée pour le métal liquide lors du moulage, par exemple en acier pour utilisation avec un métal liquide en fusion en aluminium.
[0039] Dans une application non limitative mais préférentielle, le modèle perdu 1 peut être configuré pour le moulage d’une culasse d’un moteur thermique d’un véhicule automobile. C’est un modèle perdu 1 pour le moulage d’une culasse qui est montré aux figures 1 et 2, de même que c’est une grappe 4 portant deux modèles perdus 1 pour le moulage respectif d’une culasse par modèle perdu 1 qui est montrée à la figure 3.
[0040] En se référant à la figure 3, la présente invention concerne aussi une grappe 4 de modèles perdus 1 comprenant au moins deux tels modèles perdus 1. Lesdits au moins deux modèles perdus 1 sont placés dos à dos sur la grappe 4 avec leur face plane extérieure 2 respective orientée vers l’extérieur de la grappe 4. Il est possible d’avoir un nombre impair de modèles perdus 1 par grappe 4 mais un nombre pair est préféré.
[0041] Quand les dimensions des modèles perdus 1 le permettent, il peut y avoir quatre modèles perdus 1 mis deux à deux dos à dos. Il peut y avoir une grappe 4 s’étendant le long d’un axe longitudinal médian vertical. Cette grappe 4 selon l’axe longitudinal médian vertical peut porter à différentes hauteurs des modèles perdus 1.
[0042] Toujours en se référant à la figure 3, la grappe 4 peut comprendre un tuyau de coulée 5 disposé selon un axe longitudinal médian de la grappe 4 et se terminant à une extrémité libre par un entonnoir 5a par lequel du métal en fusion liquide est versé à l’intérieur la grappe 4 et des modèles perdus 1.
[0043] L’invention concerne aussi un procédé de fabrication d’un tel modèle perdu 1 comprenant les étapes suivantes :
- réalisation d’au moins deux strates en matériau gazéifiable,
- collage desdites au moins deux strates entre elles pour former un premier modèle perdu
1, une première desdites au moins deux strates portant la face plane extérieure 2.
[0044] Selon l’invention, avant une étape d’enduction du modèle perdu 1, une plaque métallique de recouvrement 3 est appliquée et adhérée sur la face plane extérieure 2 du modèle perdu 1.
[0045] Ce procédé s’applique plus particulièrement à un modèle perdu 1 de grande dimension ne pouvant pas faire partie d’une grappe 4.
[0046] En alternative, l’invention concerne aussi un procédé de fabrication d’une telle grappe 4 de modèles perdus 1 comprenant les étapes suivantes :
- réalisation d’au moins deux strates en matériau gazéifiable,
- collage desdites au moins deux strates entre elles pour former un premier modèle perdu
1, une première desdites au moins deux strates portant la face plane extérieure 2,
- répétition des deux premières étapes pour former au moins un deuxième modèle perdu 1,
- collage du premier modèle perdu 1 avec ledit au moins un deuxième modèle perdu 1 pour former une grappe 4.
[0047] Selon l’invention, avant l’étape d’enduction, une plaque métallique de recouvrement 3 est appliquée et adhérée sur la face plane extérieure 2 de chaque modèle perdu 1.
[0048] L’invention concerne enfin un procédé de moulage de pièces métalliques par un tel modèle perdu 1 ou une telle grappe 4 de modèles, le modèle perdu 1 ou la grappe 4 étant placé dans une enceinte et noyé dans du sable en laissant subsister un orifice de coulée dans le modèle perdu 1 ou la grappe 4 et du métal liquide étant versé dans cet orifice. Au démoulage des pièces métalliques, la ou les plaques métalliques de recouvrement 3 sont récupérées et nettoyées.
[0049] L’invention n’est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n’ont été donnés qu’à titre d’exemples.
Claims (9)
1. Modèle perdu (1) destiné à être utilisé en fonderie pour une obtention par moulage d'une pièce métallique à partir d’un métal liquide, le modèle perdu (1) étant constitué d'au moins une première strate et une deuxième strate en un matériau gazéifiable assemblées entre elles, la première strate portant une face plane extérieure (2) destinée à former une tablature sur la pièce métallique à mouler, le modèle perdu (1) étant revêtu d’une couche d’enduit sur son contour extérieur, caractérisé en ce que, sous la couche d’enduit, le modèle perdu (1) comprend une plaque métallique de recouvrement (3) appliquée contre la face plane extérieure (2).
2. Modèle perdu (1) selon la revendication précédente, dans lequel la matière plastique gazéifiable est sélectionnée pour être gazéifiée à une température correspondant à une température estimée pour le métal liquide lors du moulage.
3. Modèle perdu (1) selon la revendication précédente, dans lequel la matière plastique gazéifiable est du polystyrène, du polyuréthane ou du polyéthylène.
4. Modèle perdu (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la plaque métallique de recouvrement (3) appliquée contre la face plane extérieure (2) du modèle perdu (1) est collée sur la face plane extérieure (2).
5. Modèle perdu (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la plaque métallique de recouvrement est en matériau métallique d’une température de fusion supérieure à une température estimée pour le métal liquide lors du moulage.
6. Modèle perdu (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, lequel est configuré pour le moulage d’une culasse d’un moteur thermique d’un véhicule automobile.
7. Grappe (4) de modèles perdus (1), caractérisée en ce qu’elle comprend au moins deux modèles perdus (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, lesdits au moins deux modèles perdus (1) étant placés dos à dos sur la grappe (4) avec leur face plane extérieure (2) respective orientée vers l’extérieur de la grappe (4).
8. Grappe (4) selon la revendication précédente, dans laquelle la grappe (4) comprend un tuyau de coulée (5) disposé selon un axe longitudinal médian de la grappe (4) et se terminant à une extrémité libre par un entonnoir (5a).
9. Procédé de fabrication d’une grappe (4) de modèles perdus (1) selon l’une quelconque des revendications 7 ou 8, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- réalisation d’au moins deux strates en matériau gazéifiable,
- collage desdites au moins deux strates entre elles pour former un premier modèle perdu (1), une première desdites au moins deux strates portant la face plane extérieure (2),
- répétition des deux premières étapes pour former au moins un deuxième modèle perdu (1),
- collage du premier modèle perdu (1) avec ledit au moins un deuxième modèle perdu (1 ) pour former une grappe (4),
- enduction de la grappe (4), caractérisé en ce qu’avant l’étape d’enduction, une plaque métallique de recouvrement (3) est appliquée et adhérée sur la face plane extérieure (2) de chaque modèle perdu (υ- ιό. Procédé de moulage d’une ou de pièces métalliques par un modèle perdu (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 ou une grappe (4) de modèles perdus (1) selon l’une quelconque des revendications 7 ou 8, le modèle perdu (1) ou la grappe (4) étant placé dans une enceinte et noyé dans du sable en laissant subsister un orifice de coulée dans le modèle perdu (1) et la grappe (4) et du métal liquide étant versé dans cet orifice, caractérisé en ce qu’au démoulage de la ou des pièces métalliques, le ou les plaques métalliques de recouvrement (3) sont récupérées et nettoyées.
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