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Il Procédé de' fabrication de moules pour la coulée de magnésium et d'alliages de magnésium "
L'invention a pour objet un procédé de fabrication de moules au moyen de masses de moulage plastiques, pour la coulée de magnésium et d'alliages de magnésium.
On a proposé depuis longtemps un procédé de fabrication de moules, en particulier pour la coulée d'alliages ferreux et cuivreux, suivant lequel les moules sont constitués par une masse de moulage préparée à partir d'un mé- lange de sable et d'un liant hydraulique tel que du ciment, avec addition d'une quantité d'eau' telle que la masse présente, d'une part, le pouvoir liant indispensable pour la
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confection a moules, mais qutel-, préseite, d .iiti%e part, après la pr : e du liant, la permér, ",'i,j,té ompl\ aux gaz qui est des:' 'able pour la fabricat ,)\1 de >ièce3 oulées. l'htre <: au tr e avantages, ces ma s s c ; 1 mou"age e l'ont. colui que la -Cn1 .i swf;3.on dos moulos pst .t i.J; 1.i ?>i:i e..i cn t 1' :
j,le oL. simple, qu t 1 peut aussi avoir â - :-z par le pre édé de moulage dit sans châssis", et que Se dot coules est supprima Le procédé trouve sa :c'inci:)ale :1,' lication, en- particule r, avec des sables si ..eux exempt.' d'argile (par exerlplr le sable quartzeux), par eux-r- "':'1]'1(' se pràt(;iiL, pa>, sans l'aide d'un 13¯a11: 'artil uliOl' la confection de :¯ v.les et d'élêEients de -mies (noyez ) .
La coul-s du magnésium, et des ,,liag< s de '-.;nésium a lien ^puis de nombreuses ar jets déjà dar des moules dits en sab:, vert, contenant des 1 ;ire,, de ç<> tection qui protègent Ii. ié-tal, à la températu'" de le. cou.l., contre 1.T cxyd-atzcm contrn les réaction 'ésu11ant ( ¯n prÓsence d'eau (lmzr.i.c;'.'.;é) dans le, sable du -le.
Comme , ,i8r03 protectrices le ce genre peuvent 2i , citées, pc exemple, des jratiores -lui, par fusion au' con - .ct du métal produisent une pellicule protectrice sur les p ois 3ntéri:. r es du moule, telles, par exemple, que ceJ:' 'ines résine ou encore des matières' (ui, dans le moule, au contac du ir, .al en fusion, forne'.1t des gaz inertes ou 'lcilen: :mt o:- tables, telles que le soufre par exemple, c--tains hydro 'l'bures et
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en particulier la naphtaline, qui sont, ou dont les produits d'oxydation sont sans action nuisible sur le métal, tout en pouvant toutefois éventuellement entrer au'ssi en réaction avec la surface du métal en cours e solidification, on formant do minces souches superficielles qui empêchent la corrosion.
A ces dernières matières, appartiennent l'acide borique et certains sels d'ammonium, en particulier le fluorure d'ammonium. Comme l'addition d'un liant particulier au sable de moulage n'est pas envisagée, et comme les matières de protection ne possèdent généralement pas non plus les propriétés d'un liant, ces procédés exigent l'utilisation de sables de moulage ayant une teneur suffisante en argile ou en composés analogues à l'argile pour leur assurer une plasticité propre suffisante.
L'invention a pour objet un procédé de préparation de moules pour la coulée du magnésium et d'alliages .de magnésium, comportant l'emploi de matières protectrices mélangées avec la matière de moulage et empêchant toute réaction du magnésium sur les matières de moulage, procédé suivant lequel on incorpore aux mélanges, mentionnés plus haut, de liants hydrauliques tels que du ciment, avec du sable et de petites quantités d'eau, du soufre en propor- tions d'environ 1 à 5 %, après quoi l'on met ces mélanges sous la forme de moules, puis l'on coule le métal dans les moulés après la prise de ceux-ci.
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Le fait qu'il e t en somme possible de couler le magnésium et ses all. ages dans des moules de cegenre, sans qu'il y ait @ntre le métal et la masse de moulage de réaction violent, accomp gnée d'une oxydation (combustion) très poussée du métal, es tout à fait surprenant. On sait on effet qu'aux tempéra :ares usuelles de coulée du magnésium
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et de ses alliages 1' <k0-820 C), le métal, par s11te de sa tendance proroncée se combiner avec l'oxygène, lorsqu'il est en contact avec du ciment, même de prise très ancienne, extrait à celui-ci eau de constitution jusqu'':'' une profondeur de couche ce sidérable et s'oxyde avec violence en décomposant cette eau.
Cette combustion du métal enduit à des élévations consi ',érables de température (1500 C et plus). de sorte que de véri "ables explosions se produis @t parfois, par suite de la vaporisation subite, ainsi causé, de 1.'eau
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do c.on:l,Ll;nL.ion. i.n ;'0.1. t, comme l'expcrionco l'n d6ju mon- tréà l'occa ion, lorsque du magnésium liquide t mbe par inadvertance sur des sols en ciment, il se produi- une réaction accor..' agnée 6'une proj ection du métal liq ide dans tous les sen .
D'autre part, ne pouvait aussi nullement s'at-
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tendre à ce ,- ie l'ur - des matières protectrices 1"s1,'8l1e3 utilisées pour la ce liée du magnésium et des all âges de magnésium, étant mélangée avec une masse de moulage constituée par du sable siliceux et du ciment, exercer it son
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action protectrice sur le métal à couler, après la prise de cette masse. Il fallait s'attendre au contraire à ce
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quo la pr6sonco do la ]1/[lL"!\t'o protectrice oJ1lpôc11n.1: com- plètement la prise du ciment, ou tout au moins la retardât tellement qu'il n'eût plus été possible d'envisager la moindre utilisation pratique du procédé.
Et effectivement, comme l'ont montré des essais,*un certain nombre de ma- tiéres protectrices proposées pour la coulée du magnésium et d'alliages de magnésium ont aussi une action nuisible sur la prise du ciment. La présence d'acide borique ( 0,25 à 0,5 % ) l'empêche complètement, et une addition de naph- taline ralentit très considérablement la prise. Le fluo- rure d'ammonium (0,25 %) provoque aussi un ralentissement notable.' Cependant, contrairement à ce qui se produit avec ces matières, il est surprenant de constater qu'une addi- tion de fleur de soufre (4 %) n'a absolument aucune influ- ence sur la vitesse de prise du mélange de sable et de ci- ment.
Mais, d'autre part, on pouvait compter presque sû- rement que, du fait de son mélange intime avec le ciment, le soufre serait tellement emprisonné dans ce dernier, pen- dant la prise, qu'il ne pourrait pas exercer, pendant la coulée du métal,'ou seulement dans une mesure très res- treinte, son action protectrice typique, qui est on offet liée-directement à une volatilisation du soufre par son contact immédiat avec le métal liquide.' @
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Or , des essais ont conduit à la constatation sur- prenante c 'il est possible de faire des pièces moulées en magnésium t en alliages @ magnésium, sans aucun danger,
par coulée dans de ass de moulage constituées essentiel-
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lement par les mé1:'lliSos, mcntio'méEl plus haut, de sable, de ciment t d'eau avec une addition de fleur de soufre. On a constaté en outr'; les pièces moulées obtenues suivant l'inventio' , non seulement sont équivalentes'aux pièces coulées à la manière usuelle dans moules en sable vert, mais qu'elles @our sont même supérieures en ce qui concerne cer-
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taines pr riétés, 1 particul--' cz,,r., elles prsentlent non seulement une texture qui est saine en soi, mais aussi une finesse de grain qu'il n'est par possible d'obtenir autrement avec la SI.
coulée en sable et qui est comparable à celle que l'on ciblent à l'aide le moules en métal (coulée en coquille) . Ce dernier phénomène s'explique probablement par le fait qu' après la coulée, lo refroidissement dans les mou-
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les conformas à 1'invention, s ei.'octue beaucoup plus l'apiIl ('I1TI<'">T1 L fJl1" 1;imn ] n,! '>\1] (':1 01'I111J',11'Ol) ixi uabi, utl l'l\1,;3011 de la meill, ;ure COD' 1t:l''):1. :,1 té c rloriiique de la matière de moulage et :
.e la co', ),Sion ".Jlus entre ses éléments cons ti tuant- , par s' tede la liaison des grains de sable siliceux pa' le cim Cette augmentation de la finesse de grain s'accompag@ ainsi qu'on le sait, d'une amélioration considérable de propriétés mécaniques.
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Une autre conséquence de l'augmentation de la finesse de grain de la structure est la plus grande compacité des pièces coulées produites, de sorte que le pro-
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cédé de l'invention est parbiculièrenmant r'eoolnrnallùabl1:3 lors- qu'il s'agit de la production de pièces coulées de haute valeur pour des applications pour lesquelles il importe d'obtenir une étanchéité particulière.
Le procédé qui fait l'objet de l'invention permet, dans de nombreux cas, de supprimer l'emploi des pièces dites "refroidisseurs" dans des cas où elles sont autrement absolument indispensables,, en particulier aux endroits qui présentent une accumulation de matière considérable; on sait que l'emploi de ces refroidisseurs, ainsi que leur traitement préparatoire pour la coulée, sont difficiles et com- . pliqués et grèvent très considérablement la préparation des moules.
Outre les avantages qui viennent d'être cités, l'application du procédé de l'invention pour la fabrication de pièces moulées en magnésium et en alliages de magnésium a encore les autres avantages propres à l'utilisation d'une matière de moulage constituée par des mélanges de sable et de ciment, tels que la diminution de la durée du moulage, une possibilité accrue d'employer une main d'oeuvre non spécialisée pour le moulage, la suppression'des châssis de moulage,'une excellente.perméabilité des moules à l'égard
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des gaz, et ]Jan:< 1 application du procède de l'inventif on emploio o pr6Ctn'oncc les mémos proportions d ; <zi>1,<; siliceux, d ciment et d'eau, que pour la coulée alliages forer ix et cuivreux dans des masses de r1o age de ce genre;
1 nroportion de ciment peut varier en , environ 5 et l'O' du poids du sable, tandis que la ianti.té d'eau eL' d'environ 5 à 10 5 da poids du sabl . La quantité de soufre zou ajouter à la masse de mou18 ,) peut. varier Gntr wvviron 1 et 6 le, du poids du sable .selon l'épaisseur ,s pièces coulées 8, produire. On r pas d'ailleurs ''.soin d'ajouter le soufre à la total , de la masse dc moulage et l'on peut se borner . 1TS Juter à la "couche ndé 1 < " .
Conour .'moment avec le soufre, on a constat: ,1\'ll convient. av si d'ajouter du fluorure d'ammonium quantités varia 1; entre, 0,10 et 0,30 %'du poids du 1...;1,;-;, soit en forme de = audie, soit par pulvérisation et pI' ,; ec tion d'une solut¯ on concentrée du sel. L'addition de Fluorure d'ammonium =cut avoir lieu pendant la prise de 1 masse de moulage ou - ers la fin de cette prise; toutefois l'on peut aussi] ai exemple procéder à la fois des de . façons en ajoutant la poudre de fluorure d'ammonium la masse do moulin non mou1oo, puis en aspergeant ou en .adioonnant la sur "ace intérieure du moule, immédiatemc t après,
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avec une-solution concentrée de fluorure d'ammonium. Par contre, une incorporation d'acide borique à la masse de moulage ne semble pas être avantageuse.
Cependant, con- curremment avec l'incorporation de soufre à la masse de moulage, on peut aussi asperger ou badigeonner la surface intérieure du moule terminé avec une solution concentrée d'acide borique.
Il est à remarquer que l'application de matières de protection telles que le fluorure d'ammonium ou l'acide borique par simple aspersion de la surface intérieure du moule au moyen de leurs solutions, permet de réaliser une économie considérable de ces matières.
Voici, à titre d'exemple non limitatif, un mé- lange qui a été reconnu propre à l'application du procédé de l'invention :
Sable siliceux, par'exemple sable quartzeux 100 parties en poids
Ciment (ciment Portland arti- ficiel de bonne qualité) 12 parties en poids
Soufre ( en fleur) 4 parties en poids
Fluorure d'ammonium 0,25 partie en poids
Eau 6 parties en poids.
L'eau peut être ajoutée au sable avant, pendant ou après le mélange avec les autres matières, Dans certains cas; on peut utiliser aussi un sable siliceux contenant déjà a priori la quantité d'eau nécessaire sous forme d'humidité naturelle.
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R e vend i c a t ion s .
1. Procédé de fabrication de moules pour la coulée du magnésium et d'alliages de magnésium, onsistant mélanger ensemble du sable, un liant hydrauliq e tel que du ciment, une proportion d'eau telle que la mas présente d'une part une cohésion suffisante pour se prête à la cons- titution de moules mais qu'elle présente, d'autr part, après la prise du liant, une perméabilité parfai aux gaz et aux vapeurs, et du soufre à l'état fine:ne divisé, puis à constituer les moules au moyen de ce mêla c.
2. Procédc suivant la revendication 1, cari cerise en ce que la proportion de soufre incorporé au m ange de sable, de ciment et d'eau est d'environ 1 à 5 du poids de ce mélange.
5. Procédé suivant les revendications 1 ou caractérisé en ce @ue le soufre n'est incorporé que dan. la "couche modèle!! du ioule.
4. Procédé suivant l'une quelconque des rev dications 1 à 3, caractérisé on ce que l'on mélange à la m se de
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moulage coLnrenant du .>:tb7¯e, du ciment, de l'eau 1; du soufre, du 'luorure d' @mmonium en proportion var at de 0,10 à 30 % du poids de sable contenu dans la ma@@e,
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Pro été suivant l'une quelconque des rev dications 1 à 4, caractérisé en ce que, concurre..ent avec l'incorporation de fluorure d'ammonium à la mss de moulage
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ou au lieu de cette incorporation, on applique sur la sur- face interne du moule pendant ou après la prise de la masse de moulage, une mince couche de fluorure d'ammonium et/ou d'acide borique, soit sous forme de poudre, soit sous forme de solution concentrée.
6. Moules pour la coulée du magnésium et d'alliages de magnésium, fabriqués par le procédé suivant l'une quel- conque des revendications 1 à 5.