BE534451A - - Google Patents

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BE534451A
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C1/00Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
    • B22C1/16Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents
    • B22C1/167Mixtures of inorganic and organic binding agents

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mold Materials And Core Materials (AREA)

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   Dans les procédés'de coulée de précision en cire perdue, on pla- ce un modèle dans-une masse de matière réfractaire, puis on le retire, ce qui laisse subsister un moule dans lequel on peut couler un métal pour ob- tenir un objet moulé. 



   Le modèle est fait habituellement en cire ou autre matière non récupérable et très fusible; il est ensuite extrait du moule par fusion, dissolution dans un solvant convenable, ou bien par un procédé mécanique. 



   On peut également préparer des moules en plaçant séparément des modèles divisés, pleins et non récupérables, puis en les retirant de façon à laisser un certain nombre de moules partiels que l'on peut assembler pour constituer un moule complet. Dans ce qui suit, le terme "moule" comprendra également ces moules partiels pour plus de commodité. 



   La matière servant à faire le modèle peut également servir   à   pré- parer des noyaux qui sont assemblés à l'intérieur du moule, et le terme "mou- le" employé dans la suite comprendra également de tels noyaux. 



   Lorsqu'on a besoin de moules extrêmement résistants dans de tels procédés, on prépare habituellement le liant du produit réfractaire par un procédé d'hydrolyse acide à partir d'un silicate organique, qui est géné- ralement le silicate d'éthyle. 



   La demanderesse a trouvé selon l'invention que l'on peut prépa- rer un moule extrêmement résistant à l'aide d'un produit réfractaire en uti- lisant un liant liquide préparé par l'hydrolyse d'un silicate d'éthyle en présence d'un sol stable de silice. 



   L'expression "sol stable de silice" désigne ici une dispersion colloïdale de silice dans l'eau, sensiblement exempte d'électrolyte et très stable, que l'on appelle parfois un "aquasol" de silice ou sol aqueux de silice. 



   Le silicate d'éthyle utilisé peut être par exemple le tétra-étho-   xy silane, Si (OC H ) , ou bien le produit qu'on obtient en faisant réagir le tétrachlorure de silicium avec l'alcool éthylique (de degré alcoolique   64), comme décrit dans le Brevet Britannique n  290. 717 du 16 Février 1927 Le dernier de ces deux produits contient environ 40% de silice, et par sui- te est préférable au premier, qui contient environ 28% de silice. 



   Un autre silicate d'éthyle préféré est celui qui est décrit dans le brevet Britannique n  674137 du 17 Septembre   1949.   Ce silicate d'éthyle a une composition telle que lorsqu'on le distille à la pression atmosphéri- que sans reflux appréciable, ane proportion de 8 à 16% en volume distille avant   180 C,   et 39 à 55% distille au-dessus de   180 C.   



   Bien qu'il soit préférable   d'hydrolyser   le silicate d'éthyle dans des conditions acides, l'hydrolyse peut également être effectuée dans des conditions basiques ou bien en émulsionnant le silicate organique avec le sol de silice. 



   On peut préparer le sol stable de silice en faisant réagir un silicate minéral soluble dans l'eau, par exemple, le silicate de sodium, avec une résine à échange d'ions, de façon connue. On peut concentrer la solution obtenue jusqu'à une concentration de silice d'au moins 30 %, 
D'autres méthodes de préparation de ces sols de silice sont connues et peuvent être adoptées. 



   On vend sous la désignation commerciale "Syton" des sols de sili- ce qui peuvent être appliqués à la mise en oeuvre de l'invention. Ces sols ont les caractéristiques suivantes : 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 
Sol de silice n  1 (vendu sous le nom de   "SYTON   C") 
Proportion de silice   15 %   pH   10,0%   
Diamètre moyen des particules 1500 A 
Sol de silicen  2 (vendu sous le nom de   "SYTON   2X ") 
Proportion de silice 30 % pH 10,0 
Diamètre moyen des particules 250  
On vend un silicate d'éthyle convenable sous l'appellation com- merciale   "SILESTER   0". Ce produit contient environ 40 % de silice. 



   Pour préparer des moules convenables, on peut avoir recours aux produits réfractaires tels que la silice, des silicates d'aluminium tels que la sillimanite, le kaolin calciné, une bouillie d'argile réfractaire calcinée, ainsi que la zircone et le zirconium. Les produits utilisés ne doivent pas contenir plus de 4   %   de chaux, de magnésie et d'alcali. Il va de soi qu'on peut avoir recours à des produits réfractaires autres que les précédents, à condition qu'ils ne contiennent pas une trop forte proportion d'alcali. 



   Les exemples sùivants illustrent la façon de préparer les liants liquides et les moules suivant le procédé de l'invention. 



     EXEMPLE   1. 



   On ajoute 84 cm3 de silicate d'éthyle (Silester 0) à une solu- tion formée par 26 cm3 de "Syton C" (sol de silice n  1) mélangés à 2 cm3 d'acide chlorhydrique commercial concentré et 35 cm3 d'alcool éthylique (de degré alcoolique 64). Une heure après le mélange, on ajoute encore 58 cm3 de silicate d'éthyle (Silester 0); la solution est alors prête à être appliquée 
EXEMPLE 2. 



   On ajoute2 cm3 d'acide chlorhydrique commercial concentré à 26 cm3 de Syton 2X (sol de silice n  2). On ajoute ensuite 35 cm3 d'alcool éthylique (de degré alcoolique 64), puis 84 cm3 de silicate   d'éthyle   (Si- lester 0); 30 minutes plus tard, on ajoute 47 cm3 de silicate d'éthyle (Si- lester 0). La solution est alors prête à être appliquée. Il est indispen- sable d'ajouter les divers composants dans l'ordre indiqué. 



     EXEMPLE   3. 



   On ajoute 50 cm3 d'acide chlorhydrique commercial concentré à 1300 cm3 de Syton 2X (sol de silice n  2). On ajoute ensuite 3500 cm3 d' alcool éthylique (de degré alcoolique 64), puis 8400 cm3 de silicate d' éthyle (Silester 0). Une heure plus tard, on ajoute 6700 cm3 de silicate d'éthyle (Silester 0). La solution est alors prête à être appliquée. Il est indispensable d'ajouter les composants dans l'ordre indiqué, et à peu près aux instants indiqués. 



     On   peut préparer de la façon suivante la pâte non récupérable du moule : 
On ajoute 100 kg d'une charge réfractaire contenant des poids à peu près égaux de sable de zirconium et de kaolin calciné à la totalité du liant liquide préparé conformément à l'exemple   3.   unè demi-heure après qu'on a fini de préparer ce liant.

   La charge réfractaire à la composition chimique et granulométrique suivante : 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 A- COMPOSITION CHIMIQUE 
 EMI3.1 
 
<tb> Zro2 <SEP> 39.61 <SEP> pour <SEP> cent
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   <SEP> 10
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<tb> Alcali <SEP> 1.23 <SEP> " <SEP> "
<tb> 
 B- COMPOSITION   GRANULOMETRIQUE   
 EMI3.2 
 
<tb> Retenu <SEP> sur <SEP> le <SEP> tamis <SEP> à <SEP> mailles <SEP> de <SEP> Proportions
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> ( <SEP> en <SEP> mm.) <SEP> retenues
<tb> 
<tb> 
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<tb> 
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<tb> 1,40-
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 1,00 <SEP> 0.5
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 0,70 <SEP> 8.0
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 0,50 <SEP> 13.4
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 0,42 <SEP> 4.4
<tb> 
<tb> 
<tb> 
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<tb> 0,35 <SEP> 3.

   <SEP> 2
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 0,25 <SEP> 5,4
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 0,21 <SEP> 1.8
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 0,15 <SEP> 6.8
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 0,124 <SEP> 13,5
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 0,10 <SEP> 10,3
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 0,076 <SEP> 13,5
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> <0,076 <SEP> 19,1
<tb> 
 
On constitue le moule en faisant vibrer le modèle en place pour consolider le produit réfractaire dans la pâte. 



   EXEMPLE   4.   



   On ajoute à 9000 cm3 de Syton 2X (Sol de silice n  2) 600 cm3 d'acide   chlorhydrique   concentré, puis 15000 cme d'alcool éthylique (de de- gré alcoolique 64). On ajoute ensuite 60.000 cm3 de silicate d'éthyle (Silester 0) à ce mélange,que l'on brasse pendant une heure avant de 1' utiliser. Il est indispensable d'ajouter les réactifs dans l'ordre indiqué 
On prépare une pâte de moule en mélangeant 14 litres de la so- lution précédente avec 50,8 kg de la charge réfractaire de l'exemple 3. 



  On obtient ainsi une pâte qui est plutôt dure. On obtient une pâte plus .fluide en employant 15 litres de la solution. 



   Après vibration des modèles en place, on chauffe les moules obtenus à une température comprise entre 35 et 40 C pendant 4 jours pour que le liant liquide se prenne en gel. On chauffe ensuite le moule entre 95 et 100 c pendant au moins 24 heures afin d'enlever le modèle en cire, après quoi on chauffe progressivement pour atteindre environ 1000 C en 8 heures,et l'on maintient cette dernière température pendant au moins 2 heures, ou mieux pendant au moins 10 heures, avant de procéder à la coulée. 



   EXEMPLE 5. 



   On ajoute à 4400 cm3 de Syton 2X (sol de silice n  2) 400 cm3 d'acide chlorhydrique concentré, puis 7500 cm3 d'alcool éthylique (de de- gré alcoolique 64). On ajoute 30. 000 cm3 de silicate d'éthyle   (Silester   0) à ce mélange, que l'on brasse pendant trois heures avant de l'utiliser. 



  Il est indispensable d'ajouter les réactifs dans 1 .ordre indiqué. 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 



   On prépare une pâte de moule en mélangeant 20,5 litres de la so- lution précédente avec 50,8 kg de la charge réfractaire de l'exemple 3. 



  On obtient ainsi une pâte fluide qui se prend en gel en 48 heures environ. 



   Après vibration des modèles en place, on laisse reposer les mou- les ainsi obtenus à la température ordinaire pendant 48 heures. On les chauffe ensuite pendant au moins 24 heures à une température comprise entre 95 c et 100 C pour enlever le modèle en cire. Ensuite, on chauffe graduel- lement les moules de façon à   atteindre   environ 1000 C au bout de 8 heures, et l'on maintient cette dernière température pendant au moins 2 heures, ou mieux pendant au moins 10 heures avant de procéder à la coulée. 



     EXEMPLE   6 
On ajoute à 6750 cm3 de Syton 2X (sol de silice n  2) 300 cm3 d' acide chlorhydrique concentré, puis 11.000 cme d'aloooléthylique (de de- gré alcoolique   64).   On ajoute   45.000   cm3 de silicate d'éthyle   (Silester   0) au mélange précédent, que l'on brasse pendant trois heures avant de l'utiliser. Il est indispensable d'ajouter les réactifs dans l'ordre in- diqué. 



   On prépare une pâte de moule en mélangeant 21 litres de la so- lution précédente avec 50,8 kg d'une suspension d'argile réfractaire con- tenant   44 %   d'alumine et ayant la composition granulométrique indiquée ci-dessous : 
 EMI4.1 
 
<tb> Retenu <SEP> sur <SEP> le <SEP> tamis <SEP> à <SEP> Proportion
<tb> 
<tb> mailles <SEP> de <SEP> (mm) <SEP> : <SEP> : <SEP> ¯¯¯ <SEP> retenue <SEP> (%)
<tb> 
<tb> 1,00 <SEP> 2. <SEP> 1
<tb> 
<tb> 0,50 <SEP> 23.3
<tb> 
<tb> 0,30 <SEP> 19.1
<tb> 
<tb> 0,21 <SEP> 10.0
<tb> 
<tb> 0,15 <SEP> 7. <SEP> 4
<tb> 
<tb> 0,10 <SEP> 9. <SEP> 3
<tb> 
<tb> <0,076 <SEP> 6. <SEP> 4
<tb> 
<tb> <0,076 <SEP> 22. <SEP> 2
<tb> 
 
Après vibration des modèles en place, on traite les moules ob- tenus comme décrit dans l'exemple 4. 



   L'application des liants liquides conformément à l'invention permet de réaliser des moules en matière non récupérable beaucoup plus ro- bustes que ceux que l'on connaît jusqu'ici. Cet avantage permet entre autres choses de réaliser les noyaux longs et minces utilisés pour fabri- quer certaines pièces moulées creuses, par exemple les ailettes statori- ques creuses des moteurs à turbine à gaz.

Claims (1)

  1. RESUME.
    I - Procédé de préparation de moules pour coulée de précision; caractérisé par les points suivants, séparément ou en combinaisons : 1 ) Il comporte l'hydrolyse du silicate d'éthyle en présence d'un sol de silice stable et l'application du liquide obtenu pour lier un produit réfractaire.
    2 ) Le silicate d'éthyle contient au moins 40 % de silice.
    3 ) Le silicate d'éthyle est le tétra-éthyox silane.
    4 ) On prépare une pâte à l'aide du liant liquide et d'une ma- tière réfractaire; on place un modèle en matière non récupérable dans cette pâte; on laisse le moule reposer pendant que le liant liquide se <Desc/Clms Page number 5> prend en gel ; élimine le modèle non récupérable et on chauffe progres- sivement le moule jusqu'à une température de l'ordre de 1000 C qu'on main- tient pendant au moins deux heures avant de procéder à une coulée.
    5 ) Pour former un noyau de moule, on prépare une pâte comme spécifié ci-dessus, on laisse cette pâte reposer pendant que le liant li- quide se prend en gel et on la chauffe progressivement jusqu'à une tempé- rature de l'ordre de 1000 C, qu'on maintient pendant au moins deux heures avant de procéder à la coulée.
    II - Moule pour coulée de précision en matière réfractaire liée par un liquide qui est obtenu par hydrolyse du silicate d'éthyle en présen- ce d'un sol stable de silice.
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