CH509117A - Noyau métallique pour la coulée centrifuge des tuyaux - Google Patents

Description

  
 



  Noyau métallique pour la coulée centrifuge des tuyaux
 La présente invention se rapporte à un noyau métallique de type permanent pouvant être utilisé d'une manière répétée avec un appareil de coulée centrifuge des tuyaux utilisant un moule rotatif comportant une cavité intérieure creuse allongée, le moule métallique présentant une configuration tubulaire creuse allongée et un moyen fixant d'une manière amovible le noyau métallique sur le moule rotatif de façon à fermer une partie de sa cavité interne tubulaire creuse allongée en présentant une surface de moulage contiguë à la périphérie intérieure du moule rotatif à son extrémité d'enlèvement du tuyau.



   Pour la coulée centrifuge d'un tuyau en fer, on introduit une quantité réglée de fer fondu dans un moule allongé rotatif qui se déplace longitudinalement pendant la coulée pour former un tuyau. Le moule rotatif est une structure permanente ou semi-permanente qui doit être ouverte à une extrémité pour permettre de retirer le tuyau coulé. Pendant la coulée, cette extrémité du moule en rotation doit être fermée partiellement à l'aide d'un noyau pour former ce qu'on appelle couramment l'extrémité d'emboîtement du tuyau et maintenir le métal dans le moule pendant la durée totale de la coulée. De tels noyaux doivent pouvoir être enlevés facilement à la fin de chaque coulée.



   Dans une grande mesure, on a fait appel dans la technique à l'utilisation de noyaux en sable du type sacrifiable lesquels sont friables et peuvent être enlevés du moule et du tuyau à la fin de chaque coulée. La fabrication de ces noyaux en sable, la manutention soigneuse qu'ils demandent, l'enlèvement du sable du tuyau coulé et d'autres difficultés semblables augmentent le prix de   fabrication    d'un tuyau coulé lorsqu'on utilise des noyaux en sable. Il est également difficile de fabriquer des noyaux en sable uniformes et symétriques qui s'ajustent d'une manière constante dans l'extrémité   d'où    est retiré le tuyau d'un moule rotatif et qui donnent des extrémités de tuyau sans fissure ni déformation.



  Dans la pratique, des fissures se forment d'habitude aux extrémités du tuyau par le métal qui s'écoule entre le moule et le noyau de sable. Ce métal forme des ailettes sur le tuyau qui, du fait du refroidissement rapide. produisent des fissures qui se propagent dans le tuyau.



   Le noyau métallique selon la présente invention est caractérisé en ce que la surface de moulage du noyau métallique présente des évidements destinés à recevoir et à faire solidifier la matière coulée de façon à maintenir le tuyau à l'extrémité d'enlèvement du moule rotatif pendant la coulée.



   La présente invention ressortira mieux de la description détaillée qui va suivre, faite en regard du dessin annexé qui donne à titre explicatif, mais nullement limitatif, une forme de réalisation conforme à l'invention.



   Sur ce dessin:
 La fig. 1 est une vue schématique d'un appareil de coulée centrifuge,
 la fig. 2 est une coupe d'une partie de l'appareil de coulée à moule rotatif et d'un noyau de type permanent selon la présente invention,
 la fig. 3 est une vue en bout d'une partie du noyau de type permanent selon l'invention, et
 la fig. 4 est une coupe d'une partie du noyau de la fig. 3.



   Pour faire fonctionner l'appareil qu'on voit sur la fig. 1, on introduit d'une manière réglable à l'aide d'une poche de coulée 12 le métal fondu destiné à chaque opération de coulée à l'intérieur d'un moule rotatif 14, par l'intermédiaire d'un canal de coulée 16. Au début de la coulée, le canal de coulée 16 s'étend sur environ la moitié de la longueur du moule, vers son extrémité d'emboîtement. Le moule rotatif 14 est mis en rotation  autour d'un axe longitudinal 18 pendant chaque opération de coulée.



   Avant la coulée, un noyau 20 est ajusté sur le moule rotatif 14. Au début de la coulée, le métal provenant du canal de coulée 16 vient en contact avec la face de contact 22 du noyau 20. Le métal est introduit suivant un régime et le moule rotatif se déplace longitudinalement (comme indiqué par la flèche 26) suivant une vitesse telle qu'un tuyau d'épaisseur à peu près uniforme 24 est formé. Les machines de coulée utilisant un moule rotatif se déplaçant longitudinalement, par exemple les machines de coulée centrifuges Delavaud pour les tuyaux, sont bien connues dans la technique et aucune autre explication du principe général de fonctionnement n'est nécessaire pour comprendre la présente invention.

  Les difficultés indiquées plus haut pour le noyau amovible sont également bien connues dans la technique et ont contraint ces machines semi-automatiques à utiliser pendant de nombreuses années des noyaux en sable.



   La fig. 2 représente le noyau de type permanent de l'invention et certaines parties d'un moule rotatif ainsi qu'une structure de verrouillage automatique. Le noyau 28 est à peu près symétrique autour de l'axe longitudinal 30 et il présente une configuration tubulaire creuse allongée. La partie creuse du noyau 28 est en communication avec la cavité interne tubulaire creuse du moule 34.



  La surface intérieure du noyau 28 est d'une manière générale lisse, curviligne et elle forme une partie d'une surface conique. La surface extérieure du corps 32 du noyau qui comprend un épaulement 33, présente une configuration destinée à faire fonctionner des doigts de verrouillage automatiques commandés par la force centrifuge, tels que celui qu'on voit en 36. La rotation du moule produit la force faisant fonctionner le mécanisme de verrouillage automatique. On peut utiliser d'autres mécanismes de verrouillage appropriés pour mettre en pratique la présente invention.



   Le noyau 28 est fixé d'une manière amovible sur le moule rotatif 34 et il présente une surface de moulage à une partie de la cavité intérieure tubulaire creuse présentée par le moule rotatif 34. La surface de moulage d'une première extrémité du moule 28 sert à fermer une partie de la cavité intérieure du moule rotatif 34 qui est contiguë à la périphérie intérieure du moule.



  La surface de moulage présentée par le noyau 28 vient en contact avec le métal fondu qui est versé dans le moule.



   On estime que le contact entre le métal fondu et un noyau métallique est responsable des difficultés éprouvées avant la présente invention. Le refroidissement rapide du métal coulé là où il vient en contact avec le noyau et les différences de refroidissement entre le métal venant en contact avec le noyau et le métal venant en contact avec le moule, produisent une déformation du tuyau à son extrémité de retrait. De ce fait, on obtient une configuration elliptique de l'extrémité de retrait du tuyau coulé à la place de la configuration circulaire voulue. Normalement, la forme elliptique s'étend sur quelques centimètres le long du tuyau. II en résulte que soit la totalité du tuyau doit être rebutée soit une partie doit en être coupée afin de sauver un tuyau dont les utilisations sont limitées, ce qui empêche d'obtenir une production acceptable du point de vue industriel.



   La présente invention permet de supprimer ces difficultés à l'aide d'un moyen servant à maintenir le métal à l'extrémité d'enlèvement du tuyau pendant la coulée et pendant les stades de formation du tuyau afin d'éviter tout retrait, toute déformation et toute formation de fissures à l'extrémité de celui-ci.



   En pratique, la configuration du corps du noyau selon la présente invention peut varier d'une manière étendue pour s'adapter au type de modèle de verrouillage utilisé. Cependant, un élément rapporté formant la face de contact du noyau est disposé à l'extrémité du noyau 28 qui vient en contact avec le moule tournant 34. Les dimensions diamétrales de l'élément rapporté 40 du noyau sont choisies de manière à maintenir les extrémités du tuyau à l'épaisseur nécessaire. L'élément rapporté 40 s'ajuste fermement dans le moule afin d'empêcher le métal fondu de s'écouler entre le noyau et le moule.

  La partie de l'élément rapporté 40 du noyau qui vient en contact direct avec le métal fondu comporte des évidements destinés à recevoir et à faire solidifier le métal coulé de façon à maintenir l'extrémité du tuyau à l'extrémité d'enlèvement du moule tournant à l'abri des forces de retrait radiales pendant la coulée du restant du tuyau et jusqu'à ce que ce dernier soit enlevé du moule.



   Les évidements formés dans l'élément rapporté 40 de la face de contact du noyau peuvent varier en ce qui concerne leur forme, leur profondeur et leur nombre suivant le type de métal qui est coulé et les dimensions du tuyau coulé. Ils peuvent être formés sur l'élément rapporté 40 à l'aide de divers moyens comprenant le forage et le moletage.



   Dans le mode de réalisation représenté sur les fig. 3 et 4, on utilise une série de creux tels que ceux qu'on voit en 44. Ces creux peuvent être répartis uniformément autour de l'élément rapporté 46 afin d'assurer un serrage uniforme du métal. De préférence, la configuration extérieure des creux est curviligne afin d'éviter tout risque de formation de faibles fissures à la surface d'extrémité du tuyau.



   La profondeur des creux peut varier suivant le diamètre du tuyau qui est coulé et le type de métal utilisé.



  On a trouvé qu'une profondeur d'environ 0,8 mm était satisfaisante pour des tuyaux standards en fonte. La profondeur des creux doit être suffisante pour maintenir le tuyau à l'abri des forces de retrait radiales. Cependant, la profondeur des creux ne doit offrir aucune difficulté pour enlever le noyau ni obliger à enlever les saillies formées à la surface d'extrémité du tuyau par le métal qui est coulé dans les creux.



   Le nombre de creux peut également varier suivant les dimensions du tuyau. Dans un exemple de mode de réalisation de l'invention destiné à la coulée d'un tuyau d'un diamètre de 102 mm, trente creux d'un diamètre extérieur de 3,2 mm et d'une profondeur de 0,8 mm, et d'une configuration conique comme on le voit sur la fig. 4 se sont montrés satisfaisants. Avec un tuyau de diamètre de 75 mm, on a trouvé que vingt-quatre de ces creux étaient satisfaisants.



   Si on considère la durée utile d'un noyau, on obtient des résultats inattendus en utilisant du laiton pour le moyen formant la surface de contact du noyau. On pense que cette plus longue durée est due à la conductivité thermique du laiton qui est meilleure que celle qu'on obtient avec d'autres métaux appropriés tels que de l'acier inoxydable. En pratique. une surface de contact en laiton d'une épaisseur d'environ 6,4 mm, comportant des évidements tels que ceux décrits ci-dessus,  est soudée sur le corps du noyau. Un métal approprié pour le corps du noyau est constitué par du fer ductile.



  Cette combinaison permet d'obtenir une longue durée de service utile, supérieure à 5000 coulées par noyau, en dépit des chocs thermiques subis par le noyau lorsqu'il est plongé dans l'eau après chaque coulée.



   Des métaux appropriés pour le moyen formant la face de contact du noyau comprennent l'acier inoxydable, I'acier, le fer, etc. On peut obtenir également un fonctionnement satisfaisant en coulant tout le noyau à l'aide d'un métal tel que du fer ductile et en préparant la configuration décrite ci-dessus sur la face qui vient en contact avec le métal coulé. Cependant, une face de contact en laiton et un corps en fer ductile pour le noyau combinent des caractéristiques qui lui permettent de fonctionner d'une manière satisfaisante pendant chaque coulée et qui le rendent suffisamment robuste pour supporter des milliers de coulées.



   Le chauffage du noyau pendant la coulée et son refroidissement alternés en le trempant dans l'eau immédiatement après la coulée produisent une   fatigue thermique   qui finalement détermine la durée de service du noyau. On peut évidemment augmenter celle-ci en supprimant l'opération consistant à tremper le noyau, mais des avantages tels que la facilité de la manipulation par l'opérateur après l'avoir trempé, rendent cette pratique de la trempe mieux appropriée, du point de vue économique.



   La présente invention supprime le problème présenté par les formes elliptiques et les fissures d'extrémité dans la coulée centrifuge des tuyaux et permet de réaliser un appareil de type permanent capable de supporter l'utilisation vigoureuse et les tensions thermiques qu'il subit. Il en résulte que la production et la qualité du produit ainsi que le régime de production de l'appareil de coulée centrifuge sont accrus. 

Claims (1)

1. REVENDICATION

   Noyau métallique de type permanent pouvant être utilisé d'une manière répétée avec un appareil de coulée centrifuge des tuyaux utilisant un moule rotatif comportant une cavité intérieure creuse allongée, le moule métallique présentant une configuration tubulaire creuse allongée et un moyen fixant d'une manière amovible le noyau métallique sur le moule rotatif de façon à fermer une partie de sa cavité interne tubulaire creuse allongée en présentant une surface de moulage contiguë à la périphérie intérieure du moule rotatif à son extrémité d'enlèvement du tuyau, caractérisé en ce que la surface de moulage du noyau métallique présente des évidements destinés à recevoir et à faire solidifier la matière coulée de façon à maintenir le tuyau à l'extrémité d'enlèvement du moule rotatif pendant la coulée.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Noyau métallique suivant la revendication, caractérisé par le fait que les évidements présentés par la surface de moulage du noyau métallique comprennent une série de creux répartis uniformément autour de la surface de moulage du noyau métallique.

   2. Noyau métallique suivant la revendication et la sous-revendication 1, caractérisé par le fait que les creux qui constituent les évidements présentent des configurations curvilignes venant en contact avec la matière coulée.

   3. Noyau métallique suivant la revendication et la sous-revendication 1, caractérisé en ce que les creux qui constituent les évidements présentent une profondeur d'environ 0,8 mm et une configuration circulaire extérieure d'un diamètre d'environ 3,2 mm.

   4. Noyau métallique suivant la revendication, caractérisé par le fait que la surface de moulage du noyau métallique est en laiton.

   5. Noyau métallique suivant la revendication, caractérisé par le fait qu'il comprend un corps de noyau comportant un axe longitudinal, le noyau étant disposé d'une manière symétrique autour de l'axe longitudinal et une face de contact métallique du noyau étant fixée à une première extrémité du corps de ce dernier et étant destinée à obturer une partie du moule de coulée centrifuge rotatif contiguë à sa périphérie intérieure à son extrémité d'enlèvement du tuyau, la face de contact du noyau présentant une configuration formant une surface à peu près plane et des parties évidées en dessous de la surface à peu près plane destinées à recevoir et à faire solidifier la matière coulée de façon à maintenir le tuyau à l'extrémité d'enlèvement du moule rotatif pendant la coulée.

   6. Noyau métallique suivant la revendication et la sous-revendication 5, caractérisé en ce que le corps du noyau est en fer ductile et la face de contact de ce dernier est en laiton.

   7. Noyau métallique suivant la revendication, caractérisé par le fait qu'il comprend un corps comportant un axe longitudinal, le corps étant destiné à être disposé de telle sorte que son axe longitudinal coïncide à peu près avec l'axe longitudinal du moule rotatif, le corps du noyau étant en un métal qui est disposé à peu près symétriquement autour de son axe longitudinal et présentant une configuration extérieure formant un épaulement permettant de verrouiller le noyau sur le moule rotatif, et une face de contact métallique du noyau étant fixée à une extrémité longitudinale du corps et étant destinée à obturer une partie de l'extrémité d'enlèvement du moule rotatif contiguë à sa périphérie,

   la face de contact du noyau présentant une configuration de creux destinés à venir en contact avec la matière coulée dans le moule rotatif de façon à maintenir le tuyau à I'extrémité d'enlèvement du moule rotatif pendant la coulée.

   8. Noyau métallique à verrouillage automatique suivant la revendication, caractérisé par le fait qu'il comporte un axe longitudinal et une configuration tubulaire creuse disposée symétriquement autour de son axe longitudinal, le noyau étant fixé d'une manière amovible à l'extrémité longitudinale du moule rotatif à travers laquelle un tuyau coulé est enlevé, son axe longitudinal coïncidant à peu près avec l'axe longitudinal du moule rotatif de façon à fermer une partie du moule rotatif creux qui est contiguë à la périphérie intérieure du moule rotatif creux en empêchant la matière de coulée fondue de s'échapper entre le moule et le noyau, le noyau présentant à son extrémité longitudinale qui ferme partiellement le moule rotatif une configuration de moulage destinée à venir en contact avec la matière qui est coulée,

   la configuration de moulage présentant une série de creux destinés à recevoir et à faire solidifier la matière qui est coulée de façon à maintenir le tuyau à l'extrémité d'enlèvement du moule rotatif et éviter tout retrait radial pendant la coulée et la solidification du restant du tuyau.