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PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX MOULES OU MATRICES POUR LA COULEE OU MOULAGE
DE METAUX FERREUX OU NON FERREUX.
L'invention est relative à des perfectionnements apportés auxmou- les et matrices pour le moulage et la coulée de métaux, en particulier de métaux ferreux. Elle est d'intérêt spécial dans la production de moulages re- lativement minces comme dès gouttières pour eau de pluie, conduits et autres objets à paroi mince.
Il a été antérieurement de pratique courante de faire ces moula- ges dans des moules en sable ; ceci implique la manutention de poids consi- dérables de sable par unité de poids de moulage, et, par suite, est onéreux, spécialement si un liant destructible est utilisé pour le sable et si un nou- veau moule en sable doit être établi pour chaque moulage.
Alternativement on utilise des moules permanents faits d'acier ou d'un autre métal. Ceux-ci ont le désavantage que la matière des moules fond à une température qui n'est pas de beaucoup au dessus de la température du fer fondu,, avec le résultat que ce dernier a tendance à adhérer à, ou attaquer la surface du moule ou matrice; les moulages sont difficiles à enlever et né- cessitent un nettoyage, et le moule ou matrice perd rapidement sa précision.
Le refroidissement du moule ou matrice en vue d'éviter ceci, se traduit par le refroidissement du moulage qui est par conséquent dur et fragile et doit être recuit.
La demanderesse a constaté que certaines formes de carbone qu'il est possible de se procurer dans le commerce depuis quelques années, offrent de grands avantages comme matériaux pour la confection de moules ou matrices permanents.
Ces carbones sont connus sous la marque de fabrique "Delanium" et leur fabrication est décrite dans les brevets anglais n 595.759, 595.760,
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595.761 et 595.765. Ces formes de carbone sont en substance du carbone pur et peuvent être obtenues dans une série de nuances allant du carbone amorphe au carbone graphitique. Le coefficient de dilatation thermique est faible ( 3,8 x 10-5 par degré centigrade), leur dureté est suffisamment réduite pour en permettre l'usinage dans toute forme désirée. Elles sont entièrement exemp- tes d'agent de liaison et semblent devoir leur résistance très considérable à des liaisons carbone-carbone .
Dans la description et les revendications qui suivent, on désig- nera les carbones de cette série par l'appellation Carbone D.
Conformément à la présente invention, un moule ou matrice pour le moulage ou la coulée de métaux ferreux ou non ferreux, en particulier pour la production de gouttières, conduits, et autres objets à parois minces, est établi en usinant un ou plusieurs blocs de Carbone D (comme défini plus haut) à la forme désirée. Tous noyaux requis peuvent être établis, dans des cas ap- propriés, à partir du même matériau, ou bien, si le noyau doit être détruit à l'effet de l'extraire du moulage, ce noyau peut être fait de sable et d'un agent liant approprié suivant la pratique connue.
Le moule ou matrice peut être supporté dans un moulage ou cadre métallique qui non seulement procure la résistance propre à éviter les domma- ges provenant des manipulations, mais empêche l'oxydation par l'air des sur- faces extérieures lorsque le moule ou matrice est maintenu pendant des pério- des prolongées à des températures élevées. L'unité assemblée peut être refroi- die à l'eau ou à l'air pour maintenir toute température de travail désirée.
Le moule ou matrice peut être construit à l'aide d'un certain nom- bre de blocs qui sont uniquement serrés ensemble dans un cadre.
Lorsqu'on enlève le moulage du moule ou matrice chaud il est avantageux d'introduire des gaz réducteurs dans la cavité de moule à l'effet de préserver le moule ou matrice de l'oxydation superficielle. Cette mesure est naturellement inutile si l'on permet au moule de se refroidir suffisam- ment avant l'enlèvement du moulage.
Le Carbone D n'est pas mouillé par le métal liquide et le moulage- n'a par suite aucune tendance à coller au, où à attaquer le moule. On obtient un moulage propre et il n'y a aucune altération de la surface du moule, qui peut être utilisé d'une manière répétée, la précision étant maintenue pendant de longues périodes d'usage permanent.
Les moules établis conformément à l'invention sont très résis- tants aux chocs thermiques et ne doivent pas être réchauffés avant le versage du métal.
Les moules de l'invention sont propres à être utilisés dans la fa- brication de moulages légers jusqu'à des dimensions de section de 12,5 mm en- viron. Le choix de la nuance particulière de Carbone D est fait suivant la na- ture du moulage à produire. Lorsque le moulage présente des portions épaisses, on utilise un Carbone D de bonne conductibilité thermique tandis que pour des moulages qui sont plus ou moins uniformément minces (comme par exemple des gouttières et des conduits d'eau de pluie) on choisit un Carbone D de faible conductibilité thermique. La gamme des conductibilités thermiques des diverses
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nuances est de 43,5 â 594 cal/m2/heure/c>C/ dm (3 â 40 B Th U/sq.ft/hr/OF/ft).
C'est un des avantages importants de l'utilisation du Carbone D conformément à l'invention, qu'il procure un contrôle entier des conditions thermiques de l'opération de moulage. Le refroidissement ou le non refroidis- sement du moulage peut être aménagé à volonté. Si on le désire, certaines por- tions du moule peuvent être établies à l'aide d'un Carbone D de faible conduc- tibilité tandis que celles des parties du moule où le moulage doit être plus épais peuvent être formées d'un Carbone D de conductibilité plus élevée.
Le faible poids des moules en Carbone D (intervalle des densités 1,5 à 1,7) procure une économie considérable dans les frais de manipulation
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comparativement à des moules métalliques.
Les moules ou matrices de l'invention conviennent pour tous les genres de moulage ou de coulée, y compris le moulage en matrice, le moulage sous pression, le moulage par injection, la coulée centrifuge.
Les dessins annexés montrent deux types de moules dont l'un con- vient pour la production de longueurs de gouttières en fonte, tandis que 1' autre est établi pour produire des consoles destinées à servir de support de gouttières.
Dans les dessins annexés :
Fig. 1 est une élévation en bout d'un moule pour la production de gouttières et,
Fige. 2 et 3 sont une vue de côté et une vue en plan, respective- ment, du moule montré fig. 1 ;
Figo 4 est une vue fragmentaire en coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 3;
Fig. 5 est une vue en bout d'un moule pour la production de conso- les de support de gouttières et,
Fig. 6 est une vue en coupe suivant la ligne VI-VI de la figure
5;
Fig. 7 est une vue en plan du moule, montré par les figs. 5 et
6 et,
Fige. 8 et 9 montrent, respectivement en élévation et en plan, une console de support de gouttière produite dans le moule montré par les fi- gures 5,6 et 7.
Le moule représenté dans les figures 1 à 4 est approprié à la production de longueurs ou sections de gouttière 1, de section droite semi- circulaire conventionnelle, comportant un rebord ou bride 2 à une extrémité comme montré en traits interrompus dans les fige. 2 et 3.
Le moule est formé d'une multiplicité de paires de blocs 3 et 4 en Carbone D, les paires de blocs étant assemblées côte à côte entre les plaques latérales 5 d'un cadre de support, les paires de blocs étant pressées ensemble pour former un moule continu à l'aide de moyens de serrage représen- tés généralement en 6, disposés aux extrémités opposées du moule.
Les blocs 3 et 4 de chaque paire sont usinés pour procurer respec- tivement une surface convexe 7 et une cavité conjuguée 8, le rayon de courbu- re de chacun de ces éléments correspondant à celui de la gouttière à mouler.
Comme il est montré dans la figure 4, lorsque les blocs sont assemblés dans le cadre, les faces opposées inférieures 9 et 10 de ces blocs portent l'une contre l'autre, un espace ou vide correspondant à l'épaisseur de la section de gouttière étant prévu entre les surfaces courbes 7 et 8. L'extrémité à bride de la gouttière est obtenue en usinant les paires de blocs situés à l'extrémité correspondante du moule, de fagon à procurer entre eux un espace du rayon de courbure requis.
Des trous de coulée ou de versage 11 sont prévus en différents emplacements ou positions suivant la longueur du moule et de préférence, comme montré dans les fige. 2 et 3, certains d'entre eux s'étendent entre des paires de blocs adjacents. Les trous de coulée ou de versage sont for- més comme montré figure 4 en usinant les bords supérieurs opposés des blocs pour former un évidement 12 conformé en entonnoir constitué par les bords re- courbés 13.
La construction décrite ci-dessus permet la modification de la longueur du moule par adjonction ou enlèvement de paires de blocs, de sorte que l'on pourra mouler des gouttières de différentes longueurs. On a consta- té que pendant la coulée ou le moulage, alors que le moule est chauffé, les blocs se contractent et il est par suite nécessaire d'agir sur ou resserrer
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les vis de serrage pour compenser cette contraction.
Si on le désirele serrage des blocs peut être effectué par des moyens de serrage actionnés pneumatiquement ou hydrauliquement.
Le moule représenté dans les figures 5, 6 et @ des dessins con- vient pour le moulage de consoles du type montré dans les figures 8 et 9.
Le moule est établi à l'aide de deux blocs 14 et 15 en Carbone D qui sont serrés ensemble à l'aide de moyens de serrage appropriés, les fa- ces en regard des blocs étant usinées pour procurer une cavité 16 (Figo 6) de la conformation requise, la surface de chaque bloc comportant également, y usiné, un canal 17 qui procure un trou de versage ou de coulée 18 lorsque les blocs sont assemblés.
Chaque bloc est monté dans une moitié d'une boite ou châssis fen- du 19, les demi-parties de la boite ou châssis étant montées à pivotement, à une extrémité, sur une colonne ou pilier 20 de manière à pouvoir être dépla- cées indépendamment l'une de l'autre pour séparer les blocs 14 et 15.A l'ef- fet de préparer le moule pour une opération de moulage, les deux moitiés de la boite ou châssis sont assujetties ensemble par un levier de verrouillage 21 monté à pivot sur une moitié de la boite ou châssis 19, le levier étant pourvu au voisinage de son extrémité pivotée d'une fente 22 dont un bord est amené en engagement à la façon d'un coin avec une cheville de verrouillage 23 faisant saillie sur l'autre moitié de la boite ou châssis.
Chaque moitié de la boite ou châssis est pourvue d'une poignée 24 à l'aide de laquelle on peut faire tourner les moitiés de boite ou châssis autour du montage pivo- tant. De préférence, des moyens sont prévus pour effectuer automatiquement 1' éjection des blocs 14 et 15 de la boite ou châssis lorsque des moitiés sont séparées.,
Avec la construction de moule décrite plus haut, si l'un quelcon- que des blocs de Carbone D est endommagé, les blocs endommagés pourront être enlevés et remplacés par des blocs non endommagés.
- REVENDICATIONS. -
1.- Un moule ou matrice pour mouler ou couler des métaux ferreux ou non ferreux, établi en usinant à la forme désirée un ou plusieurs blocs en Carbone-D (comme précédemment défini).
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IMPROVEMENTS TO MOLDS OR DIES FOR CASTING OR MOLDING
OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS.
The invention relates to improvements made to molds and dies for molding and casting metals, in particular ferrous metals. It is of special interest in the production of relatively thin castings such as rainwater gutters, ducts and other thin-walled objects.
It has previously been common practice to make such molds in sand molds; this involves the handling of considerable weights of sand per unit of casting weight, and hence is expensive, especially if a destructible binder is used for the sand and if a new sand mold has to be established for each. molding.
Alternatively, permanent molds made of steel or another metal are used. These have the disadvantage that the material of the molds melts at a temperature which is not much above the temperature of the molten iron, with the result that the latter tends to adhere to, or attack the surface of the mold. or matrix; the castings are difficult to remove and require cleaning, and the mold or die quickly loses its accuracy.
Cooling the mold or die in order to avoid this results in cooling the molding which is therefore hard and brittle and must be annealed.
The Applicant has found that certain forms of carbon that have been commercially available for a few years offer great advantages as materials for making permanent molds or dies.
These carbons are known under the trademark "Delanium" and their manufacture is described in British Patents Nos. 595,759, 595,760,
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595,761 and 595,765. These forms of carbon are in substance pure carbon and can be obtained in a variety of shades ranging from amorphous carbon to graphitic carbon. The coefficient of thermal expansion is low (3.8 x 10-5 per degree centigrade), their hardness is sufficiently reduced to allow machining in any desired shape. They are entirely free of binding agent and appear to owe their very considerable resistance to carbon-carbon bonds.
In the description and the claims which follow, the carbons of this series will be designated by the designation Carbon D.
In accordance with the present invention, a mold or die for the molding or casting of ferrous or non-ferrous metals, in particular for the production of gutters, conduits, and other thin-walled objects, is established by machining one or more blocks of carbon. D (as defined above) to the desired shape. Any required cores may be made, in appropriate cases, from the same material, or, if the core is to be destroyed in order to extract it from the casting, this core may be made of sand and sand. a suitable binding agent according to known practice.
The mold or die may be supported in a molding or metal frame which not only provides the inherent resistance to avoid handling damage, but prevents air oxidation of the exterior surfaces when the mold or die is. maintained for prolonged periods at elevated temperatures. The assembled unit can be cooled with water or air to maintain any desired working temperature.
The mold or die can be constructed using a number of blocks which are only clamped together in a frame.
When the molding is removed from the hot mold or die, it is advantageous to introduce reducing gases into the mold cavity in order to preserve the mold or die from surface oxidation. This measure is of course unnecessary if the mold is allowed to cool sufficiently before the molding is removed.
Carbon D is not wetted by the molten metal and the molding therefore has no tendency to stick to or attack the mold. A clean molding is obtained and there is no alteration of the surface of the mold, which can be used repeatedly, the precision being maintained for long periods of continuous use.
The molds made according to the invention are very resistant to thermal shock and do not need to be reheated before the metal is poured.
The molds of the invention are suitable for use in the manufacture of lightweight moldings up to section dimensions of about 12.5 mm. The choice of the particular grade of Carbon D is made according to the nature of the molding to be produced. When the molding has thick portions, a Carbon D of good thermal conductivity is used, while for moldings which are more or less uniformly thin (such as for example gutters and rainwater pipes) a Carbon D of low thermal conductivity. The range of thermal conductivity of the various
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grades is 43.5 to 594 cal / m2 / hour / c> C / dm (3 to 40 B Th U / sq.ft / hr / OF / ft).
It is one of the important advantages of the use of Carbon D according to the invention, that it provides complete control of the thermal conditions of the molding operation. The cooling or uncooling of the molding can be arranged at will. If desired, parts of the mold can be made using a low conductivity carbon D while those parts of the mold where the molding is to be thicker can be made of a carbon D. of higher conductivity.
The low weight of Carbon D molds (range of densities 1.5 to 1.7) provides considerable savings in handling costs
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compared to metal molds.
The molds or dies of the invention are suitable for all kinds of molding or casting, including die molding, die casting, injection molding, centrifugal casting.
The accompanying drawings show two types of molds one of which is suitable for the production of lengths of cast iron gutters, while the other is set up for producing brackets for use as gutter support.
In the accompanying drawings:
Fig. 1 is an end elevation of a mold for the production of gutters and,
Freezes. 2 and 3 are a side view and a plan view, respectively, of the mold shown in FIG. 1;
Figo 4 is a fragmentary sectional view taken on the line IV-IV of Fig. 3;
Fig. 5 is an end view of a mold for the production of gutter support brackets and,
Fig. 6 is a sectional view along the line VI-VI of FIG.
5;
Fig. 7 is a plan view of the mold, shown in figs. 5 and
6 and,
Freezes. 8 and 9 show, in elevation and plan, respectively, a gutter support bracket produced in the mold shown in Figures 5,6 and 7.
The mold shown in Figures 1 to 4 is suitable for the production of lengths or sections of gutter 1, of conventional semicircular cross section, having a rim or flange 2 at one end as shown in broken lines in the figures. 2 and 3.
The mold is formed from a multiplicity of pairs of carbon D blocks 3 and 4, the pairs of blocks being assembled side by side between the side plates 5 of a support frame, the pairs of blocks being pressed together to form a continuous mold using clamping means generally shown at 6, arranged at opposite ends of the mold.
The blocks 3 and 4 of each pair are machined to respectively provide a convex surface 7 and a mating cavity 8, the radius of curvature of each of these elements corresponding to that of the gutter to be molded.
As shown in Figure 4, when the blocks are assembled in the frame, the lower opposing faces 9 and 10 of these blocks bear against each other a space or void corresponding to the thickness of the section of gutter being provided between the curved surfaces 7 and 8. The flanged end of the gutter is obtained by machining the pairs of blocks located at the corresponding end of the mold, so as to provide between them a space of the required radius of curvature.
Tapping or pouring holes 11 are provided at different locations or positions along the length of the mold and preferably as shown in the figs. 2 and 3, some of them extend between pairs of adjacent blocks. The tap or pour holes are formed as shown in figure 4 by machining the opposite upper edges of the blocks to form a recess 12 in the form of a funnel formed by the curved edges 13.
The construction described above allows the length of the mold to be changed by adding or removing pairs of blocks, so that gutters of different lengths can be molded. It has been observed that during casting or molding, while the mold is heated, the blocks contract and it is therefore necessary to act on or tighten
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tightening screws to compensate for this contraction.
If desired, the clamping of the blocks can be effected by pneumatically or hydraulically actuated clamping means.
The mold shown in Figures 5, 6 and @ of the drawings is suitable for molding consoles of the type shown in Figures 8 and 9.
The mold is established using two blocks 14 and 15 of Carbon D which are clamped together using suitable clamping means, the facing faces of the blocks being machined to provide a cavity 16 (Figo 6). of the required conformation, the surface of each block also comprising, machined therein, a channel 17 which provides a pouring or pouring hole 18 when the blocks are assembled.
Each block is mounted in one half of a box or frame 19, the half-parts of the box or frame being pivotally mounted, at one end, on a column or pillar 20 so as to be movable. independently of each other to separate blocks 14 and 15. In order to prepare the mold for a molding operation, the two halves of the box or frame are secured together by a locking lever 21 mounted. pivoted on one half of the box or frame 19, the lever being provided in the vicinity of its pivoted end with a slot 22, one edge of which is brought into engagement like a wedge with a locking pin 23 protruding on the other half of the box or frame.
Each half of the box or frame is provided with a handle 24 by means of which the box or frame halves can be rotated around the pivot assembly. Preferably, means are provided for automatically effecting the ejection of the blocks 14 and 15 from the box or frame when the halves are separated.
With the mold construction described above, if any of the Carbon D blocks are damaged, the damaged blocks can be removed and replaced with undamaged blocks.
- CLAIMS. -
1.- A mold or die for molding or casting ferrous or non-ferrous metals, established by machining to the desired shape one or more Carbon-D blocks (as previously defined).