FR2972656A1 - Producing metal part e.g. cylinder head of heat engine of automobile vehicle from lost-wax model disposed inside container, by delivering molten metal to interior of container, and contacting phase changing element with free surface - Google Patents
Producing metal part e.g. cylinder head of heat engine of automobile vehicle from lost-wax model disposed inside container, by delivering molten metal to interior of container, and contacting phase changing element with free surface Download PDFInfo
- Publication number
- FR2972656A1 FR2972656A1 FR1152173A FR1152173A FR2972656A1 FR 2972656 A1 FR2972656 A1 FR 2972656A1 FR 1152173 A FR1152173 A FR 1152173A FR 1152173 A FR1152173 A FR 1152173A FR 2972656 A1 FR2972656 A1 FR 2972656A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- phase change
- container
- change element
- molten metal
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 58
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 41
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 43
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 20
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 5
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 5
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 238000005058 metal casting Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 2
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000842 Zamak Inorganic materials 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D15/00—Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
- B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
- B22C9/04—Use of lost patterns
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
- B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
- B22C9/04—Use of lost patterns
- B22C9/046—Use of patterns which are eliminated by the liquid metal in the mould
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
L'invention a pour objet un procédé d'obtention d'une pièce métallique à partir d'un modèle perdu (2) disposé à l'intérieur d'un container (1). Le procédé comprend une étape d'apport d'un métal en fusion (4) à l'intérieur du container (1). Le procédé comprend une étape d'introduction d'un élément à changement de phase (7) au contact d'au moins une face libre (8) que comporte le modèle perdu (2). L'élément à changement de phase (7) comporte une température de changement de phase Tc qui est inférieure ou égale à une température de fusion Tf du métal en fusion (4).The invention relates to a method for obtaining a metal part from a lost model (2) disposed inside a container (1). The method comprises a step of supplying a molten metal (4) inside the container (1). The method comprises a step of introducing a phase change element (7) in contact with at least one free face (8) that includes the lost model (2). The phase change element (7) has a phase change temperature Tc which is less than or equal to a melting temperature Tf of the molten metal (4).
Description
Procédé d'obtention d'une pièce métallique à partir d'un modèle perdu. Process for obtaining a metal part from a lost model
L'invention relève du domaine de la fonderie et, plus particulièrement, du domaine des procédés utilisant un modèle perdu. Elle a pour objet un procédé d'obtention d'une pièce métallique coulée à partir d'un modèle perdu. The invention relates to the field of foundry and, more particularly, to the field of processes using a lost model. It relates to a method for obtaining a cast metal part from a lost model.
Le document FR 2,685,229 (Automobiles Peugeot et Automobiles Citroën) décrit un procédé d'obtention de pièces métalliques à partir d'un modèle perdu. Selon ce procédé, on place dans un container un ou plusieurs modèles perdus réalisés en une matière sublimable, on noie l'ensemble dans du sable en laissant subsister des conduits de coulée communiquant à leur partie supérieure avec un godet de coulée et on verse du métal liquide par l'intermédiaire du godet de coulée. Le métal liquide remplace le modèle perdu qui se sublime. Le métal liquide se solidifie en se refroidissant de telle sorte qu'on obtient la pièce métallique désirée. On a préalablement placé dans le container des éléments réfrigérants de façon à ce que ces derniers se retrouvent au contact de faces d'appui du modèle perdu qui correspondent à des zones de la pièce métallique dont un coefficient d'allongement doit être important. The document FR 2,685,229 (Automobiles Peugeot and Automobiles Citroën) describes a process for obtaining metal parts from a lost model. According to this method, one or more lost models made in a sublimable material are placed in a container, the whole is embedded in sand leaving behind the casting conduits communicating at their upper part with a pouring cup and pouring metal liquid through the tapping bucket. Liquid metal replaces the lost model that sublimates itself. The liquid metal solidifies on cooling so that the desired metal piece is obtained. Refrigerant elements have been placed in the container in such a way that the latter are in contact with the bearing faces of the lost model which correspond to zones of the metal part of which a coefficient of elongation must be important.
La pièce métallique ainsi obtenue présente néanmoins l'inconvénient de comporter une structure du matériau qui est insuffisamment fine. D'autre part, une telle pièce métallique comporte un taux de porosité qui est important, ce qui est préjudiciable. Il en découle que de telles pièces métalliques offrent des caractéristiques mécaniques qui méritent d'être améliorées. Enfin, une telle pièce métallique est inhomogène au regard de sa structure, de sa compacité et de ses caractéristiques mécaniques, en raison du fait que les éléments réfrigérants ne sont pas au contact de faces libres du modèle perdu qui offrent des caractéristiques dégradées par rapport aux faces d'appui contre lesquelles les éléments réfrigérants sont positionnés. The metal part thus obtained nevertheless has the disadvantage of having a structure of the material which is insufficiently thin. On the other hand, such a metal part has a porosity rate which is important, which is detrimental. It follows that such metal parts have mechanical characteristics that deserve to be improved. Finally, such a metal part is inhomogeneous with regard to its structure, its compactness and its mechanical characteristics, due to the fact that the cooling elements are not in contact with free faces of the lost model that offer degraded characteristics compared to bearing faces against which the cooling elements are positioned.
Le but de la présente invention est de proposer un procédé d'obtention d'au moins une pièce métallique à partir d'au moins un modèle perdu disposé dans un container à l'intérieur duquel un matériau de remplissage est apporté pour remplir le container et un métal en fusion est délivré pour que ce dernier se substitue au modèle perdu en le sublimant, un tel procédé étant simple, efficace, peu couteux, tout en permettant d'obtenir une pièce métallique comportant des caractéristiques mécaniques, une compacité et une porosité améliorées, une telle pièce métallique étant de surcroît homogène en ce qui concerne sa structure et ses caractéristiques mécaniques, la pièce métallique étant toutefois de conformation complexe et comportant des dépouilles et/ou des recoins de forme concave. Un but particulier de la présente invention est de proposer un tel procédé pour l'obtention d'une culasse d'un moteur thermique, tel qu'un moteur thermique à essence à injection directe suralimenté. The object of the present invention is to propose a process for obtaining at least one metal part from at least one lost model placed in a container inside which a filling material is brought to fill the container and a molten metal is delivered so that the latter replaces the lost model by sublimating it, such a method being simple, effective, inexpensive, while allowing to obtain a metal part having improved mechanical characteristics, compactness and porosity , such a metal part being moreover homogeneous with respect to its structure and its mechanical characteristics, the metal part being, however, of complex conformation and having undercuts and / or recesses of concave shape. A particular object of the present invention is to propose such a method for obtaining a cylinder head of a heat engine, such as a supercharged direct injection gasoline engine.
Un procédé de la présente invention est un procédé d'obtention d'une pièce métallique à partir d'un modèle perdu disposé à l'intérieur d'un container. Le procédé comprend une étape d'apport d'un métal en fusion à l'intérieur du container. A method of the present invention is a method for obtaining a metal part from a lost model disposed inside a container. The method comprises a step of supplying a molten metal inside the container.
Selon la présente invention, le procédé comprend une étape d'introduction d'un élément à changement de phase au contact d'au moins une face libre que comporte le modèle perdu, l'élément à changement de phase comportant une température de changement de phase Tc qui est inférieure ou égale à une température de fusion Tf du métal en fusion. According to the present invention, the method comprises a step of introducing a phase-change element into contact with at least one free face that comprises the lost model, the phase-change element comprising a phase change temperature. Tc which is less than or equal to a melting temperature Tf of the molten metal.
Selon une variante, la température de changement de phase Tc est une température d'une réaction de changement de phase solide-liquide de l'élément à changement de phase. Alternatively, the phase change temperature Tc is a temperature of a solid-liquid phase change reaction of the phase change element.
Selon une autre variante, la température de changement de phase Tc est une température d'une réaction de changement de phase liquide-gaz de l'élément à 30 changement de phase. According to another variant, the phase change temperature Tc is a temperature of a liquid-gas phase change reaction of the phase change element.
Selon une autre variante, la température de changement de phase Tc est une température d'une réaction de changement de phase liquide-solide de l'élément à changement de phase. According to another variant, the phase change temperature Tc is a temperature of a liquid-solid phase change reaction of the phase change element.
L'étape d'introduction de l'élément à changement de phase est avantageusement postérieure à une étape de remplissage du container avec un matériau de remplissage. The step of introducing the phase-change element is advantageously subsequent to a step of filling the container with a filling material.
Le procédé comprend préférentiellement une étape de mise en place d'au moins un refroidisseur contre une face d'appui que comporte le modèle perdu, l'étape de mise en place du refroidisseur étant antérieure à l'étape de remplissage du container avec le matériau de remplissage. The method preferably comprises a step of placing at least one cooler against a bearing face that comprises the lost model, the step of placing the cooler being prior to the step of filling the container with the material filling.
L'étape d'introduction de l'élément à changement de phase est de préférence postérieure à l'étape de mise en place du refroidisseur. The step of introducing the phase change element is preferably subsequent to the step of placing the cooler.
L'étape d'introduction de l'élément à changement de phase est préférentiellement antérieure à l'étape d'apport du métal en fusion. The step of introducing the phase change element is preferably prior to the molten metal supplying step.
L'élément à changement de phase comporte avantageusement une chaleur latente de changement de phase qui est supérieure ou égale à 450 kJ/kg. The phase change element advantageously has a latent heat of phase change which is greater than or equal to 450 kJ / kg.
Une utilisation avantageuse d'un tel procédé est de réaliser une pièce métallique constituée d'une culasse d'un moteur thermique. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va en être faite d'exemples de réalisation, en relation avec les figures de la planche annexée, dans laquelle : An advantageous use of such a method is to produce a metal part consisting of a cylinder head of a heat engine. Other features and advantages of the present invention will appear on reading the description which will be made of embodiments, in connection with the figures of the attached sheet, in which:
30 Les fig.1 et fig.2 sont deux illustrations schématiques respectives de variantes de réalisation d'un procédé selon la présente invention.25 Sur les figures, un container 1 est prévu pour loger au moins un modèle perdu 2. Ce dernier est de forme et de dimension identique à une pièce métallique que l'on souhaite obtenir. Le modèle perdu 2 est réalisé en une matière fusible, telle que de la cire, du polystyrène ou analogue. Le modèle perdu 2 est noyé à l'intérieur d'un matériau de remplissage 3, tel que du sable de silice ou analogue, qui complète le modèle perdu 2 pour remplir le container 1. Le container 1 est préférentiellement pourvu d'un appareil apte à délivrer des vibrations pour tasser le matériau de remplissage 3 autour du modèle perdu 2. FIGS. 1 and 2 are two schematic illustrations of alternative embodiments of a method according to the present invention. In the figures, a container 1 is provided for housing at least one lost model 2. The latter is shape and dimension identical to a metal part that is desired. The lost model 2 is made of a fusible material, such as wax, polystyrene or the like. The lost model 2 is embedded inside a filling material 3, such as silica sand or the like, which completes the lost model 2 to fill the container 1. The container 1 is preferably provided with a suitable device delivering vibrations to compact the filling material 3 around the lost model 2.
Un métal en fusion 4, aluminium par exemple ou analogue, est porté à une température T qui est supérieure ou égale à une température de fusion Tf du métal, soit par exemple 660°C pour l'aluminium. Du métal en fusion 4 est coulé de manière à venir remplacer le modèle perdu 2 en sublimant ce dernier. A cet effet, le container 1 loge un système de remplissage qui est préférentiellement réalisé en matière fusible. Le système de remplissage est apte à guider le métal en fusion 4 depuis une réserve externe au container 1 vers le modèle perdu 2. On obtient ainsi la pièce métallique souhaitée après solidification du métal en fusion 4. La pièce métallique est par exemple une culasse destinée à être constitutive d'un moteur thermique d'un véhicule automobile, toutefois la pièce métallique obtenue à partir de la mise en oeuvre de la présente invention est susceptible d'être une pièce métallique quelconque. A molten metal 4, for example aluminum or the like, is brought to a temperature T which is greater than or equal to a melting temperature Tf of the metal, for example 660 ° C for aluminum. Molten metal 4 is poured so as to replace the lost model 2 by sublimating the latter. For this purpose, the container 1 houses a filling system which is preferably made of fuse material. The filling system is able to guide the molten metal 4 from a reserve external to the container 1 to the lost model 2. This gives the desired metal part after solidification of the molten metal 4. The metal part is for example a cylinder head to be constitutive of a heat engine of a motor vehicle, however the metal part obtained from the implementation of the present invention is likely to be any metal part.
Sur la fig.2, au moins un refroidisseur 5 est interposé entre une face d'appui 6 du modèle perdu 2 et le matériau de remplissage 3. Le refroidisseur 5 est par exemple réalisé en matière métallique. La face d'appui 6 et le refroidisseur 5 sont préférentiellement plans. Le refroidisseur 5 est destiné à faciliter un refroidissement du métal en fusion 4 en cours de solidification. Plus particulièrement, le refroidisseur 5 est destiné à accélérer le refroidissement de la face d'appui 6 du modèle perdu 2 avec laquelle le refroidisseur 5 est en contact. A cet effet, le refroidisseur 5 est susceptible de comporter au moins un serpentin parcouru par un liquide réfrigérant, tel que de l'eau ou analogue. Le refroidisseur 5 constitue par ailleurs avantageusement un élément de soutien du modèle perdu 2 et/ou de la pièce métallique obtenue. In Fig.2, at least one cooler 5 is interposed between a bearing surface 6 of the lost model 2 and the filling material 3. The cooler 5 is for example made of metal material. The bearing face 6 and the cooler 5 are preferably planar. The cooler 5 is intended to facilitate cooling of the molten metal 4 during solidification. More particularly, the cooler 5 is intended to accelerate the cooling of the bearing surface 6 of the lost model 2 with which the cooler 5 is in contact. For this purpose, the cooler 5 is likely to comprise at least one coil traversed by a coolant, such as water or the like. The cooler 5 advantageously also constitutes a support element for the lost model 2 and / or the metal part obtained.
Le procédé de la présente invention vise à introduire un élément à changement de phase 7 à l'intérieur du matériau de remplissage 3 vers au moins une face libre 8 du modèle perdu 2. La face libre 8 est une face quelconque du modèle perdu 2, la face libre 8 étant néanmoins une face du modèle perdu 2 qui n'est pas une face d'appui 6. Préférentiellement, la face libre 8 est une face concave comportant éventuellement un ou plusieurs recoins. Dans le cas où le procédé met en oeuvre un refroidisseur 5, la face libre 8 est par exemple bordée par la face d'appui 6. The method of the present invention aims to introduce a phase change element 7 inside the filling material 3 to at least one free face 8 of the lost model 2. The free face 8 is any face of the lost model 2, the free face 8 is nevertheless a face of the lost model 2 which is not a bearing face 6. Preferably, the free face 8 is a concave face optionally comprising one or more recesses. In the case where the method implements a cooler 5, the free face 8 is for example bordered by the support face 6.
L'élément à changement de phase 7 comporte une température de changement de phase Tc qui est inférieure ou égale à la température de fusion Tf du métal en fusion 4. Ces dispositions sont telles qu'au cours de la coulée du métal en fusion 4 à l'intérieur du container 1, l'élément à changement de phase 1 subit un changement de phase, ce qui consomme de la chaleur en provenance du métal en fusion 4. Il en résulte un accroissement d'une vitesse de solidification du métal en fusion 4 pour obtenir la pièce métallique. Un tel accroissement est avantageusement localisé en surplomb de la face libre 8, de telle sorte que les refroidissements respectifs de la face libre 8 et de la face d'appui 6 sont préférentiellement équivalents. The phase change element 7 comprises a phase change temperature Tc which is less than or equal to the melting temperature Tf of the molten metal 4. These arrangements are such that during the casting of the molten metal 4 to inside the container 1, the phase change element 1 undergoes a phase change, which consumes heat from the molten metal 4. This results in an increase in a solidification rate of the molten metal 4 to obtain the metal part. Such an increase is advantageously located overhanging the free face 8, so that the respective cooling of the free face 8 and the bearing face 6 are preferably equivalent.
A température ambiante (25°C) et pression ambiante (1,01 105 Pa), l'élément à changement de phase 7 est susceptible de se présenter sous la forme d'un solide, d'un liquide ou d'un gaz. La température de changement de phase Tc est supérieure à la température ambiante (25°C). At room temperature (25 ° C) and ambient pressure (1.01 105 Pa), the phase change element 7 is likely to be in the form of a solid, a liquid or a gas. The phase change temperature Tc is greater than the ambient temperature (25 ° C).
Selon une première variante, l'élément à changement de phase 7 est un élément qui se présente en phase liquide à température ambiante et à pression ambiante et qui se présente en phase gazeuse à une température de l'ordre de la température de fusion Tf du métal en fusion 4 et à pression ambiante. Un tel élément à changement de phase 7 est par exemple de l'eau qui présente l'avantage d'être un matériau peu couteux et qui comporte une chaleur latente de vaporisation élevée, de l'ordre de 2 257 kJ/kg, de manière à consommer rapidement une chaleur diffusée à l'intérieur du matériau de remplissage 3 depuis le modèle perdu 2 en cours de sublimation. Un tel élément à changement de phase 7 est par exemple encore de l'azote liquide. Après la coulée de métal en fusion 4, un tel élément à changement de phase 7 est absent à l'intérieur du container 1, en raison de sa vaporisation. According to a first variant, the phase-change element 7 is an element which is in the liquid phase at ambient temperature and at ambient pressure and which is in the gas phase at a temperature of the order of the melting temperature Tf of the molten metal 4 and at ambient pressure. Such a phase-change element 7 is, for example, water which has the advantage of being an inexpensive material and which has a high latent heat of vaporization, of the order of 2 257 kJ / kg, so to quickly consume a heat diffused inside the filling material 3 since the lost model 2 being sublimated. Such a phase change element 7 is for example still liquid nitrogen. After the molten metal casting 4, such a phase-change element 7 is absent inside the container 1, because of its vaporization.
Selon une deuxième variante, l'élément à changement de phase 7 est un élément qui se présente en phase liquide à température ambiante et à pression ambiante et qui se présente en phase solide à une température de l'ordre de la température de fusion Tf du métal en fusion 4 et à pression ambiante. Un tel élément à changement de phase 7 comporte préférentiellement une chaleur latente de solidification qui est élevée, par exemple de l'ordre de 450 kJ/kg. Une telle caractéristique permet avantageusement de minimiser une quantité d'élément à changement de phase 7 à introduire à l'intérieur du container 1, pour finalement éviter une fluidisation importante du matériau de remplissage 3. Un tel élément à changement de phase 7 est par exemple une résine thermodurcissable et/ou un liant de fonderie. Après la coulée de métal en fusion 4, un tel élément à changement de phase 7 est présent à l'intérieur du container 1 sous forme solide. According to a second variant, the phase-change element 7 is an element which is in the liquid phase at ambient temperature and at ambient pressure and which is in the solid phase at a temperature of the order of the melting temperature Tf of the molten metal 4 and at ambient pressure. Such a phase-change element 7 preferably comprises a latent heat of solidification which is high, for example of the order of 450 kJ / kg. Such a characteristic advantageously makes it possible to minimize a quantity of phase-change element 7 to be introduced inside the container 1, to finally avoid a significant fluidization of the filling material 3. Such a phase-change element 7 is for example a thermosetting resin and / or a foundry binder. After the molten metal casting 4, such a phase-change element 7 is present inside the container 1 in solid form.
Selon une troisième variante, l'élément à changement de phase 7 est un élément qui se présente en phase solide à température ambiante et à pression ambiante et qui se présente en phase liquide à une température de l'ordre de la température de fusion Tf du métal en fusion 4 et à pression ambiante. Un tel élément à changement de phase 7 comporte préférentiellement une chaleur latente de liquéfaction qui est élevée, par exemple de l'ordre de 450 kJ/kg. Un tel élément à changement de phase 7 présente préférentiellement une effusivité thermique à l'état solide qui est importante, pour faciliter un transfert thermique depuis le métal en fusion 4 vers le matériau de remplissage 3. Un tel élément à changement de phase 7 est préférentiellement agencé sous forme granulaire. Un tel élément à changement de phase 7 est par exemple une paraffine ou un métal à bas point de fusion, type étain, zinc, alliages Cerro, Zamak.... Après la coulée de métal en fusion 4, un tel élément à changement de phase 7 est présent à l'intérieur du container 1 sous forme liquide. According to a third variant, the phase-change element 7 is an element which is in the solid phase at ambient temperature and at ambient pressure and which is in the liquid phase at a temperature of the order of the melting temperature Tf of the molten metal 4 and at ambient pressure. Such a phase-change element 7 preferably comprises a latent heat of liquefaction which is high, for example of the order of 450 kJ / kg. Such a phase-change element 7 preferably has a solid thermal effusivity in the solid state, which is important, to facilitate heat transfer from the molten metal 4 to the filling material 3. Such a phase-change element 7 is preferentially arranged in granular form. Such a phase-change element 7 is, for example, a paraffin or a low-melting metal, such as tin, zinc, Cerro alloys, Zamak .... After molten metal casting 4, such a component with a change of phase 7 is present inside the container 1 in liquid form.
Quelque soit la variante de réalisation, l'élément à changement de phase 7 diffuse à l'intérieur du matériau de remplissage 3 depuis un dispositif d'amenée 9 vers la face libre 8 du modèle perdu 2. Selon la deuxième variante susvisée, l'élément à changement de phase 7 percole à l'intérieur du matériau de remplissage 3 depuis le dispositif d'amenée 9 vers la face libre 8 du modèle perdu 2. Plus particulièrement, le dispositif d'amenée 9 est destiné à délivrer l'élément à changement de phase 7 à l'intérieur d'un volume de remplissage 10 qui jouxte la face libre 8. Il en résulte qu'un tel volume de remplissage 10 est occupé par un mélange de matériau de remplissage 3 et d'élément à changement de phase 7. Whatever the embodiment variant, the phase-change element 7 diffuses inside the filling material 3 from a supply device 9 towards the free face 8 of the lost model 2. According to the second variant referred to above, the phase change element 7 percolates inside the filling material 3 from the supply device 9 to the free face 8 of the lost model 2. More particularly, the feed device 9 is intended to deliver the element to phase change 7 within a filling volume 10 which adjoins the free face 8. As a result, such a filling volume 10 is occupied by a mixture of filler material 3 and a change-over element. phase 7.
Le dispositif d'amenée 9 comprend un canal d'amenée 11 de l'élément à changement de phase 7 à proximité de la face libre 8, le canal d'amenée 11 étant pourvu d'un organe de mise en circulation de l'élément à changement de phase 7. L'organe de mise en circulation est indifféremment un dispositif de délivrance par écoulement naturel et/ou par injection. Un tel organe de mise en circulation est par exemple une vis-sans-fin ou une pompe, selon que l'élément à changement de phase 7 est initialement respectivement en phase solide ou en phase liquide ou gaz. The feed device 9 comprises a feed channel 11 of the phase change element 7 near the free face 8, the feed channel 11 being provided with a member for circulating the element. 7. The circulation member is indifferently a delivery device by natural flow and / or by injection. Such a circulation member is for example a screw-endless or a pump, depending on whether the phase-change element 7 is initially respectively in the solid phase or in the liquid or gas phase.
Selon la variante illustrée sur la fig.1, le dispositif d'amenée 9 est placé à distance du modèle perdu 2, de telle sorte qu'aucun contact n'existe entre le dispositif d'amenée 9 et le modèle perdu 2. According to the variant illustrated in FIG. 1, the feed device 9 is placed at a distance from the lost model 2, so that no contact exists between the feed device 9 and the lost model 2.
Selon la variante illustrée sur la fig.2, le canal d'amenée 11 comprend au moins un canal de traversée 12 du refroidisseur 5 pour permettre une délivrance de l'élément à changement de phase 7 à proximité de la face libre 8 et plus particulièrement à l'intérieur du volume de remplissage 10. Selon cette variante, le volume de remplissage 10 est délimité conjointement par la face libre 8 et le refroidisseur 5. Le volume de remplissage 10 est avantageusement bordé par la face d'appui 6 du modèle perdu 2 de manière à empêcher une échappée de l'élément à changement de phase 7 hors du volume de remplissage 10. Cet empêchement est facilité par une planéité de la face d'appui 6 et du refroidisseur 5. According to the variant illustrated in FIG. 2, the supply channel 11 comprises at least one through-passage channel 12 of the cooler 5 to allow delivery of the phase-change element 7 near the free face 8 and more particularly inside the filling volume 10. According to this variant, the filling volume 10 is delimited jointly by the free face 8 and the cooler 5. The filling volume 10 is advantageously bordered by the bearing surface 6 of the lost model. 2 to prevent an escape of the phase change element 7 out of the filling volume 10. This prevention is facilitated by a flatness of the bearing face 6 and the cooler 5.
Une application particulièrement avantageuse de la présente invention réside dans une application pour laquelle la face libre 8 est une face compression d'une culasse d'un moteur thermique à essence à injection directe fonctionnant en suralimenté. A particularly advantageous application of the present invention lies in an application for which the free face 8 is a compression side of a cylinder head of a gasoline engine with direct injection supercharged.
Selon l'élément à changement de phase 7 introduit à l'intérieur du container 1, il est possible de contrôler précisément la solidification et le refroidissement de la pièce métallique obtenue. Plus particulièrement, la mise en oeuvre d'un tel procédé permet de cumuler des avantages respectifs d'un moulage gravité en coquille métallique et d'un procédé modèle perdu. Plus particulièrement encore, la pièce métallique obtenue comporte une structure et des caractéristiques mécaniques élevées et équivalentes à celles d'une pièce métallique obtenue par un procédé coquille, notamment en ce qui concerne un coefficient d'allongement et une porosité de la pièce. Par ailleurs, la pièce métallique obtenue est avantageusement homogène en ce qui concerne sa structure, sa compacité et ses caractéristiques mécaniques, en comparant des zones comportant une face libre 8 et des zones comportant une face d'appui 6. De plus, la mise en oeuvre d'un tel procédé permet l'obtention de pièces métalliques comportant une géométrie complexe, en présentant par exemple des recoins. Un tel procédé permet par ailleurs une flexibilité optimisée de production sur une ligne de montage, pour un investissement modeste par rapport à un procédé moule perdu de l'art antérieur et en minimisant une pollution environnementale. Un tel procédé offre un coût de fabrication qui est avantageusement bas et peu supérieur à un procédé modèle perdu de l'art antérieur. According to the phase change element 7 introduced inside the container 1, it is possible to precisely control the solidification and cooling of the metal part obtained. More particularly, the implementation of such a method makes it possible to combine the respective advantages of a metal shell gravity molding and a lost model process. More particularly, the metal part obtained has a structure and high mechanical characteristics and equivalent to those of a metal part obtained by a shell process, in particular with regard to an elongation coefficient and a porosity of the part. Moreover, the metal part obtained is advantageously homogeneous as regards its structure, its compactness and its mechanical characteristics, by comparing zones comprising a free face 8 and zones comprising a bearing surface 6. In addition, the setting Such a method makes it possible to obtain metal parts having a complex geometry, for example having recesses. Such a method also allows optimized production flexibility on an assembly line, for a modest investment compared to a lost mold process of the prior art and minimizing environmental pollution. Such a method offers a manufacturing cost which is advantageously low and little higher than a lost model method of the prior art.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1152173A FR2972656B1 (en) | 2011-03-17 | 2011-03-17 | PROCESS FOR OBTAINING A METAL PIECE FROM A LOST MODEL |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1152173A FR2972656B1 (en) | 2011-03-17 | 2011-03-17 | PROCESS FOR OBTAINING A METAL PIECE FROM A LOST MODEL |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2972656A1 true FR2972656A1 (en) | 2012-09-21 |
| FR2972656B1 FR2972656B1 (en) | 2013-12-20 |
Family
ID=44177811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1152173A Active FR2972656B1 (en) | 2011-03-17 | 2011-03-17 | PROCESS FOR OBTAINING A METAL PIECE FROM A LOST MODEL |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2972656B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109226687A (en) * | 2018-10-20 | 2019-01-18 | 共享装备股份有限公司 | Annular cast is with type running gate system |
| CN114850454A (en) * | 2022-03-28 | 2022-08-05 | 何国庆 | Casting device with auxiliary bubble elimination based on precision part casting process |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2836867A (en) * | 1950-12-04 | 1958-06-03 | Morris Bean & Company | Process of making mold |
| FR1185321A (en) * | 1955-08-09 | 1959-07-31 | Hooker Electrochemical Co | Process for coating particles with phenolic resins |
| GB842158A (en) * | 1957-05-07 | 1960-07-20 | Misco Prec Casting Company | Process of casting titanium and related metal and alloys and apparatus therefor |
| JPS59166346A (en) * | 1983-03-11 | 1984-09-19 | Toyota Motor Corp | Pack casting method |
| JPS59191542A (en) * | 1983-04-15 | 1984-10-30 | Toyota Motor Corp | Investment casting method |
| JPS6277148A (en) * | 1985-09-30 | 1987-04-09 | Toyota Motor Corp | Method and apparatus for full mold casting by quick solidification |
| FR2685229A1 (en) * | 1991-12-20 | 1993-06-25 | Peugeot | Method for consumable- (disposable-) pattern moulding and refrigerating element for implementing this method |
-
2011
- 2011-03-17 FR FR1152173A patent/FR2972656B1/en active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2836867A (en) * | 1950-12-04 | 1958-06-03 | Morris Bean & Company | Process of making mold |
| FR1185321A (en) * | 1955-08-09 | 1959-07-31 | Hooker Electrochemical Co | Process for coating particles with phenolic resins |
| US2965514A (en) * | 1955-08-09 | 1960-12-20 | Hooker Chemical Corp | Process for coating particles with a thermosetting phenolic resin |
| GB842158A (en) * | 1957-05-07 | 1960-07-20 | Misco Prec Casting Company | Process of casting titanium and related metal and alloys and apparatus therefor |
| JPS59166346A (en) * | 1983-03-11 | 1984-09-19 | Toyota Motor Corp | Pack casting method |
| JPS59191542A (en) * | 1983-04-15 | 1984-10-30 | Toyota Motor Corp | Investment casting method |
| JPS6277148A (en) * | 1985-09-30 | 1987-04-09 | Toyota Motor Corp | Method and apparatus for full mold casting by quick solidification |
| FR2685229A1 (en) * | 1991-12-20 | 1993-06-25 | Peugeot | Method for consumable- (disposable-) pattern moulding and refrigerating element for implementing this method |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109226687A (en) * | 2018-10-20 | 2019-01-18 | 共享装备股份有限公司 | Annular cast is with type running gate system |
| CN114850454A (en) * | 2022-03-28 | 2022-08-05 | 何国庆 | Casting device with auxiliary bubble elimination based on precision part casting process |
| CN114850454B (en) * | 2022-03-28 | 2024-02-20 | 大同市永健铸造有限责任公司 | Casting device with auxiliary bubble elimination function based on precision part casting process |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2972656B1 (en) | 2013-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0152754A1 (en) | Foundry moulding process and mould for low-pressure precision casting with a gasifiable model and binderless sand mould | |
| FR2972656A1 (en) | Producing metal part e.g. cylinder head of heat engine of automobile vehicle from lost-wax model disposed inside container, by delivering molten metal to interior of container, and contacting phase changing element with free surface | |
| JP2013056347A (en) | Method for gravity casting of knuckle-tilting type | |
| FR2669939A1 (en) | PROCESS FOR COATING A HOLLOW BODY BY POWDER CURING | |
| EP2357049B1 (en) | Lost pattern casting process and apparatus for the execution of this process | |
| JP2004025307A (en) | Lightweight member, and method and apparatus for producing the same | |
| EP2686121B1 (en) | Molding by a lost-pattern process with the creation of "self-forming" coolers | |
| US20160271691A1 (en) | System and method for reducing hydrogen in a casting | |
| FR2921281A1 (en) | Preform made of aggregate elements such as balls and kaolin useful as destructible core for manufacturing an aluminum or aluminum alloy foam with open cells by foundry, where the elements are defined between gaps with a sufficient size | |
| FR2989907A1 (en) | PROCESS FOR OBTAINING A METAL PIECE FROM A LOST MODEL | |
| FR2972657A1 (en) | Producing metal part e.g. cylinder head of heat engine of automobile vehicle from lost-wax model disposed inside container, by introducing two distinct filling materials in interior of container, where materials have thermal effusivity | |
| EP3475012B1 (en) | Directional solidification cooling furnace and cooling process using such a furnace | |
| FR2647379A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR FEEDING LIQUID METAL FROM A MOLD | |
| US3470276A (en) | Method of manufacturing porous riser insulating sleeve | |
| EP2158987A1 (en) | Lost-wax pattern casting process and mould for this process | |
| FR2773337A1 (en) | LOW PRESSURE CASTING PROCESS AND INSTALLATION IN A CERAMIC SHELL MOLD | |
| CA2049816C (en) | Intermediate device for casting moulded parts | |
| JP3864176B1 (en) | Casting apparatus, method for producing mold periphery member, and mold periphery member | |
| CN101733387B (en) | Low pressure casting method of aluminium alloy lost foam | |
| CA2451447C (en) | Aluminum casting method | |
| CN221833279U (en) | A brake drum casting mold | |
| WO2005080026A1 (en) | Container, storage tank and method of producing such container | |
| US20020104639A1 (en) | Investment casting with improved melt feeding | |
| KR102530882B1 (en) | Al Casting method of integral pipeline brake caliper with reinforcing frame | |
| JP5891522B1 (en) | A casting method that enhances the hot water supply effect of the hot water and reduces the amount of pouring |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 8 |
|
| CA | Change of address |
Effective date: 20180312 |
|
| CD | Change of name or company name |
Owner name: UNIVERSITE DE REIMS CHAMPAGNE-ARDENNE, FR Effective date: 20180312 Owner name: PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA, FR Effective date: 20180312 Owner name: CENTRE TECHNIQUE DES INDUSTRIES DE LA FONDERIE, FR Effective date: 20180312 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 10 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 11 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 12 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 13 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 14 |
|
| CD | Change of name or company name |
Owner name: CENTRE TECHNIQUE DES INDUSTRIES DE LA FONDERIE, FR Effective date: 20240423 Owner name: UNIVERSITE DE REIMS CHAMPAGNE-ARDENNE, FR Effective date: 20240423 Owner name: STELLANTIS AUTO SAS, FR Effective date: 20240423 |