4.- Modèle mpermanent de fonderie tel que revendiqué sous 1 , tel que constitué par le Hg3T1.
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5.- Modèle impermanent de fonderie tel que revendiqué sous 1 cons- titué par un mélange de Hg5T1 avec Hg2Tl.
6.- Modèle impermanent de fonderie selon 1 . constitué par un mé- lange Hg5T1 avec Hg3T1 .
7.- Modèle impermanent de fonderie selon 1 , constitué par un.mé- lange de Hg2T1 avec une quantité allant jusque 40 % de HgT15.
80- Modèle impermanent de fonderie selon 1 , constitué par le Hg3Ag.
9.- Modèle impermanent'de fonderie selon 1 , constitué par le Hg3Sb2.
**ATTENTION** fin du champ CLMS peut contenir debut de DESC **.
10.- Modèle impermanent de fonderie selon 1 , constitué par le Hg12Sr.
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La présente invention concerne des modèles de fonderie imperma- nents ou re-utilisables, qui sont utilisés pour la fabrication de moules à coquilles pour les coulées de précision, la fabrication de ces modèles et la préparation de moules à coquilles fabriqués au moyen de ces modèles.
Des modèles impermanents formés de mercure congelé tels que décrits dans le brevet E.U.A de Kohl, No. 2,400,831 ont été très précieux dans la technique de la coulée de précision parce qu'ils ont rendu possible la produc- tion de moules poreux à parois minces ayant des cavités possédant' un fini de surface très poussé et destinés à être employés pour la coulée d'objets métal- liques de formes compliquées qui jusqu'à présent ne pouvaient pas être coup- lé au moyen de moules de précision fabriqués avec des modèles autres que les modèles en mercure congelé. De plus, il est impossible de produire avec des modèles de cire ou en substances similaires à la cire, des moules destinés à être employés pour la coulée de grandes pièces, parce que les modèles en cire de grandes dimensions ont une tendance à s'affaisser.
Lorsqu'on emploie une matière plastique ou de la cire pour former un modèle pour un moule de gran- des dimensions, le grand changement volumétrique qui se produit lors de la fusion du modèle en plastique ouen cire, introduit des efforts excessifs dans les parois du moule en produisant ainsi des craquelures ou en entrainant même leur rupture. De plus, il est impossible de fabriquer un moule à coquille à parois minces au moyen de modèles en cire ou en matière plastique, parce que la dilatation excessive du modèle lorsqu'il est fondu ou brûlé, introduit des forces de dilatation excessives ayant pour résultat des craquelures dans les parois minces du moule à coquilles.
Cependant, la formation de moules à coquilles à parois minces sur des modèles en mercure congelé doit être réalisée à des températures très basses de -60 C à -75 C, et nécessitent un processus compliqué.
La présente invention est basée sur la découverte qu'un certain nombre limité de composés chimiques spécifiques du mercure avec certains au- tres métaux spécifiques limités peuvent être employés au lieu du mercure con- gelé pour la fabrication de moules à coquilles à parois minces possédant les mêmes caractéristiques désirables, et tout en évitant les processus compli- qués repris pour leur production sur modèles en mercure congelé.
Les objets ci-dessus de l'invention, et autres objets encore, se- ront mieux compris de la description qui suit de divers modes de réalisa- tion, en se reportant aux dessins ci-joints, dans lesquels :
Fig. 1 est une vue en élévation d'un modèle de fonderie imperma- nent d'une aube de turbine à gaz creuse faite en un composé métallique selon l'invention.
Fig.2 est une vue d'en bas de l'aube de la figure 1.
Fig. 3 est une vue sectionnelle le long de la ligne 3-3 de la fi- gure 1.
Fig. 4 est une vue sectionnelle verticale de l'aube selon la fi- gure 1.
Fig. 5 est une vue latérale de l'aube selon la figure 1, vue de droite, et '
Fig. 6 est une vue en élévation d'une série de ces modèles de fon- derie employés pour la fabrication de moules à coquilles.
Il a été reconnu depuis longtemps que l'emploi de modèles en mer- cure congelé pour la fabrication de moules à coquilles poreuses à parois min- ces, demande un équipement et des procédés très compliqués. Le modèle en mer- cure congelé doit être formé dans des matrices en acier compliquées, de forme
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spéciale, qui doivent être manipulées d'une manière spéciale pour empêcher la formation de glace lorsqu'elles sont refroidies aux basses températures de -60 à-75 C avant de déverser le mercure liquide dans la cavité de la ma- trice et avant la congélation du mercure dans le modèle autonome. On doit prévoir une installation de réfrigération spéciale pour la congélation du mercure dans la matrice et la congélation du mercure dans les matrices doit être réalisée d'une manière très spéciale.
La boue liquide qui sert à former un moule à coquilles autour du modèle en mercure congelé, nécessite un sup- port liquide à propriétés uniques, y compris la propriété de maintenir les particules réfractaires et les ingrédients du liant à l'état dispersé de ma- tière uniforme dans le support liquide aux températures basses de -60 C à -75 C, ainsi que la condition qu'il devait être possible de chasser ou éva- porer facilement le support du moule à coquilles aux températures de -60 à -75 G auxquelles le modèle à mercure congelé reste solide et ne s'affaise pas.
Lorsqu'on emploie des modèles à mercure congelé pour préparer des mou- les à coquilles de grandes dimensions, le modèle à mercure congelé et l'opé- ration de formation des coquilles doivent être réalisés à des températures encore plus basses, telles que -80 C à -90 C. Jusqu'à présent, pour obtenir les meilleurs résultats, il a été jugé nécessaire d'employer le monochloro- difluorméthane ("Freon 22") comme support liquide, et une bonne proportion de ce support dont le prix est élevé, se perd dans chaque opération de fa- brication du moule à coquille sur un modèle à mercure congelé.
Les températures très basses de -60 C à -75 C auxquelles on doit travailler, ralentissent le travail de formation du moule à coquilles, né- cessitent des techniques compliquées et de nature spéciale ainsi qu'un appa- reillage de réfrigération compliqué pour maintenir toutes les facilités em- ployées- pour la fabrication du moule à coquilles aux températures basses de -60 C à -75 C.
A cause de ces facilités et techniques compliquées et spéciales requises pour la production de moules à coquilles avec des modèles au mercu- re congelé, le procédé a été jusqu'à présent limité à la production de piè- ces de coulée spéciales de grandes dimensions qui ne pouvaient pas être pro- duites par les méthodes de coulée à cire perdue ou autres méthodes de coulée de précision.
Afin d'éviter les limitations et les'complications ci-dessus, de nombreux efforts ont été faits sans succès dans le passé pour produire des modèles de coulée permanents en une autre matière que le mercure congelé, mais cela rendrait néanmoins possible de produire des moules poreux à co- quilles à parois minces ayant les mêmes propriétés uniques désirables qui ne pouvaient être produites jusqu'ici qu'avec les modèles au mercure congelé.
La présente invention est basée sur la découverte qu'il existe quelques composés chimiques uniques du mercure et du thallium qui présentent des structures cristallines distinctes, qui présentent également des propri- étés chimiques et physiques distinctes qui rendent ces composés chimiques spécifiques aptes à être employés comme modèles de coulée congelés à la pla- ce des modèles à mercure pur congelé, sans toutefois présenter les inconvé- nients de ces derniers.
D'une manière plus spécifique, l'invention est basée sur la décou- verte que trois composés chimiques du mercure, et du thallium, le Hg5T12, le Hg3T1, et le Hg T1 présentent des propriétés physiques et chimiques uniques, rendant leur emploi possible à l'état congelé pour modèles de fonderie possédant les mêmes avantages uniques offerts par les modèles au mercure pur congelé, mais sans les difficultés et les inconvénients.rattachés à l'emploi de modèles de coulée en mercure pur conglé.
Chacun des trois composés chimiques : Hg5T12, Hg3T1 et Hg2T1 pos-
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sède sâ propre structure cristalline bien définie. Chacun de ces composés présente une très haute résistance à l'oxydation. Cela est dû au fait que les valences électroniques de chacun d'eux sont saturées et montrent une très haute résistance à la combinaison avec d'autres substances. Chacun des trois composés susdits présentent également un point de fusion compris en- tre des limites très étroites, l'écart étant au maximum de l,5 C.
D'une manière plus spécifique, le composé chimique Hg5T12 possède une structure cristalline cubique avec une température de fusion comprise entre des limites écartées de 1,12 C seulement, soit de 15, 38 C à 16,5 C.
Sa dilatation volumétrique lors de la fusion est d'environ 1,5 % et est beaucoup plus petite que celle du mercure pur qui est d'environ 3,5 %. Deux corps solides de Hg T12, lorsqu'ils sont mis en contact l'un avec l'autre, fondent en une seule structure intégrale à des températures légèrement endessous de son point de fusion, telles que 0 C et moins. A 0 C, le Hg5T12 présente une résistance au moins deux fois aussi grande que celle du mercure pur congelé à une température comprise entre -65 0 et -75 C. La conséquence en est que le Hg5T12, peut être employé pour la fabrication de modèles de fonderie de dimensions beaucoup plus grandes que celles qui sont possibles avec le mercure congelé pur.
Le composé Hg5T12 présente à 0 C une résistance au fluage beaucoup plus élevés que celle du mercure congelé aux températures de -65 C à -75 C.
Les deux autres composés chimiques Hg Tl et Hg2T1 montrent -des propriétés physiques et chimiques uniques désirables analogues à celles présentées par Hg5T12, ces propriétés rendant chacun de ces trois composés aptes, d'une manière tout à fait spéciale, à l'emploi comme modèle de fonderie im- permanent.
Ainsi, le HgT1 présente un point de fusion compris entre des li- mites s'écartant de 0,60 C, soit de 13,31 à 14 C et il présente autrement toutes les propriétés désirables similaires à celles présentées par Hg5T12, Le Hg2T1 présente un point de fusion compris entre des limites écartées de ' 1,5 C2, notamment entre 11,5 C et 13 C, et présente autrement toutes les pro- priétés désirables similaires à celles du Hg3T12, Chacun des deux composés Hg3T1 et Hg2T1 présente à OPC une résistance d'au moine deux fois aussi grande que celle du mercure pur congelé entre -65 C et -75 C, et tout comme le Hg T12, il peut être employé pour la fabrication de modèles de fonderie de dimensions beaucoup plus grandes que celles qui sont possibles avec le mercu- re congelé pur.
Dans la pratique, il est avantageux d'employer de Hg5T12 pour les modèles de fonderie, parce que une faible différence dans la teneur de l'un de ces constituants de ce composé changera simplement sa composition de cel- le consistant seulement en Hg5T12 en une composition consistant en un mélange de HgtT12 avec Hg Tl ou un mélange de Hg5T12 avec une petite quantité de Hg2T15, chacun de ces mélanges étant dépourvu de tout Hg libre.
Le point essentiel est que lorsqu'on emploie du Hg T1 pour le modèle de coulée, il doit être dépourvu de tout mercure libre car autrement la température de congélation tombe brusquement jusqu'à environ -59 C.
Cependant, il existe un autre composé chimique du Hg et T1 que l'on croit à présent être le HgT1 et les seuls propriétés désirables qui rendent le Hg2T1 apte pour les modèles de fonderie ne sont pas affectés défavorablement d'une manière appréciable si le Hg2T1 est mélangé avec le HgT15 jusque 40 % de celui-ci .
Un autre aspect de l'invention est la découverte qu'il existe un nombre restreint d'autres composés chimiques qui ont les propriétés physiques et chimiques spéciales similaires à celles des trois composés de mercure et thallium décrits ci-dessus, Hg5T12, HgT1, Hg2T1, qui les rendent très efficaces dans l'emploi comme modèles de fonderie pour fabriquer les moules po-
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reux à coquilles à parois minces désirables qui jusqu'à présent ne pouvaient être fabriqués qu'avec les modèles à mercure congelé.
Suivant cet aspect de l'invention, les composés chimiques et mélanges de composés chimiques sui- vants présentent ces propriétés chimiques et physiques désirables : Les composés mercure-damium Hg Cd, Hg 4 Cd, Hg3Cd, Hg Cd, et les mélanges de Hg4Cd avec Hg3Cd et de Hg 3 Cd 19 avec HgC4d;
Le composé cadmium-mercure Cd3Hg;
Les composés mercure-plomb Hg2Pb et le composé plomb-mercure pb2Hg;
Le composé mercure-antimoine Hg3Sb2; Les composés mercure-strontium Hg14Sr, Hg12Sr et Hg11Sr et les mélanges de Hg1 4Sr avec Hg12Sr et de Hg12Sr 'avec Hg1112Sr; et Les composés mercure-rubidium HgRb et Hg6Rb et leurs mélanges ;
Le composé mercure-argent Hg3Ag.
N'importe lequel des composés métalliques spécifiques ci-dessus peut être utilisé d'une manière très simple pour la fabrication de modèles de fonderie compliqués. Figs. 1 à; 6 montrent'., à titre d'exemple, comment n'importe lequel de ces composés spécifiques selon l'invention peut être uti- lisé pour former un modèle de fonderie pour la coulée d'aubes creuses de turbines à gaz. Le modèle de fonderie des aubes individuelles est montré dans les figs. 1 à 5. Un modèle d'aube de turbine à gaz tél que montré en 50 dans les figs.l à 5 peut êt-re produit en versant le composé fondu dans une matrice ayant une -cavité de la forme désirée, et en refroidissant la matri- ce avec le composé remplissant cette cavité jusqu'à la température de congé- lation du composé.
La matrice est du type à division qui permet la séparation des sections de matrice pour enlever le modèle solidifié hors de la cavité de la matrice. Comme il serait difficile de faire une matrice à division de laquelle un modèle d'aube tel que montré dans les figs. 1 à 5 pourrait être enlevé, le modèle d'aube peut être formé en deux sections telles que montré- es par la ligne en pointillé 4-4 de la fig. 3. Chacune de ces sections du modèle peut être produite facilement avec une simple matrice métallique sépa- râblé, en acier, par exemple.
Deux de ces sections de modèle d'aube faites en n'importe lequel des composés spécifiques selon l'invention lorsqu'elles sont réunies le long de leurs surfacés d'assemblage alors qu'elles sont à environ 0 C ou légèrement en-dessous de la température de fusion du composé, seront immédiatement soudées pour former un modèle complet intégral conge- lé, de la forme montrée dans les figs. 1 à 5. Une pluralité de ces modèles assemblés congelés complets d'objets devant être coulés peuvent être assem- blés en une réunion 60 de modèles intégraux congelés telle que montréedans la fige 6.
La réunion de modèles 6p est montrée comme consistant en une tige verticale principale 61 ayant à sa partie inférieure une pluralité d'embran- chements latéraux 62. Chaque embranchement présente à son côté supérieur une rangée de modèles 50 d'aubes intégrales congelées. La tige verticale 61 pré- sente une section élargie 64 dans laquelle on a montré ancré un crochet mé- tallique 65 servant à manipuler et à transporter le groupe entier, tout en formant autour de lui le moule à coquilles ayant les parois minces désirées.
Les moules à coquilles à parois minces peuvent être.formés autour de modèles composés congelés selon l'invention avec la composition boueuse de revêtement contenant comme ingrédients une quantité prédominante de particu- les réfractaires et de petites additions d'un liant à température élevée et un liant résineux organique de basse température, ce dernier servant à rete- nir les particules réfractaires reliées l'une à l'autre sous la forme d'une
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couche mince de revêtement autour du modèle.
Le liant de température relevée doit devenir efficace à une température élevée comprise entre 500 C et 1300 C pour maintenir les particules réfractaires assemblées sous la forme d'un mou- le poreux à coquille à parois minces après avoir chauffé le moule à coquil- les aux dites températures élevées et après avoir vaporisé et chassé le li- ant résineux y contenu.
Pour la plupart des applications pratiques, des moules à coquilles poreuses à parois minces sont formées autour de modèles de fonderie de moules selon l'invention, avec une couche interne mince contenant des parti- cules réfractaires de faible dimensions pour former une surface lisse de la cavité, la couche interne de la coquille étant renforcée par une couche ex- terne formée d'ingrédients similaires, mais contenant un mélange de fines particules réfractaires et de particules réfractaires plus grosses.
Des moules à coquille poreuses extrêmement minces sont produits suivant l'invention avec une composition contenant des particules réfractai- res de silicate de zirconium ou de silicate d'aluminium. D'autres particules réfractaires appropriées sont constituées par le zircon (oxyde de zirconium), oxyde de beryllium, oxyde de silicium. Egalement la silice, la chromite, l'a- lumine et analogues. De bons résultats sont obtenus avec les particules ré- fractaires formant environ 85 à 95 ou davantage des ingrédients normalement solides de la composition.
Le liant de basse température devrait être efficace comme liant pour les particules réfractaires depuis des températures basses, de par exem- ple environ 0 C, cette température étant légèrement en-dessous de la tempé- rature de congélation de tous les composés'du modèle suivant l'invention, et ce liant de basse température devrait rester efficace pour retenir les particules réfractaires ensemble sous la forme du moule à coquilles désiré pendant qu'il est chauffé à la température élevée d'environ 700 à 1.300 C pour rendre le liant de haute température efficace pour lier entre elles les particules réfractaires.
De très bons résultats sont obtenus avec des compositions pour revê- tement contenant comme liant à basse température un mélange d'acétate de po- lyvinyle et de cellulose d'éthyle. La cellulose d'éthyle qui a été éthylée d'une manière appréciable, par exemple à 46,5% ou davantage, par exemple 49%, est particulièrement efficace dans un tel mélange liant. L'acétate de vinyle polymérisé retient davantage ses propriétés liantes à des températures com- prises entre 425 C et 540 C et plus, que la cellulose d'éthyle.
En utilisant comme liant résineux organique, un mélange d'acétate vinylique polymérisé et de cellulose d'éthyle qui a été éthylée d'une maniè- re appréciable, par exemple jusqu'à 46,5 % au moins, on peut faire varier leurs proportions relatives..
En général, le liant résineux peut consister en 3 à 6 parties envi- ron d'acétate vinylique polymérisé et 1 partie de cellulose d'éthyle jusque 3 à 6 parties environ de cellulose d'éthyle et 2 parties d'acétate polyviny- lique polymérisé. Des compositions de revêtement dans lesquelles l'acétate polyvinylique polymérisé et la cellulose d'éthyle sont présents en propor- tions égales sont satisfaisantes.
Il a été trouvé désirable cependant, et plus particulièrement lorsque la composition de revêtement est appliquée sur le modèle de fonderie congelé par immersion de celui-ci, d'avoir un excès de l'acétate polyvinylique polymérisé, 3 à 6 parties de celui-ci et une partie de cellulose d'éthyle.(Dans la présente spécification et dans les revendica- tions toutes les proportions sont données en poids, à moins qu'il ne soit autrement spécifiquement indiqué dans chaque cas.)
La quantité de liant résineux présente dans la composition de revê- tement peut varier environ depuis 0,25 % jusque 5 % des ingrédients solides
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de la composition de revêtement qui y reste après évaporation du support liquide.
De bons résultats sont obtenus avec le liant de basse température formant approximativement de 0,5 % à 12 % des ingrédients solides du revête- ment.
La composition boueuse du revêtement formant la coquille renferme également un support liquide capable de maintenir des particules réfractai- res et le liant de température élevée à l'état dispersé et qui devrait égale- ment contenir, ou de préférence consister en ,un solvant des ingrédients résineux du liant. Puisque chacun des composés métalliques spécifiques des modèles de fonderie selon l'invention se trouvent à l'état solide à 0 C, la plupart des solvants organiques usuels qui sont liquides aux températures près de 0 C et qui s'évaporent facilement à cette température peuvent être utilisés comme support liquide.
Des résultats particulièrement bons sont ob- tenus avec le toluène ou l'acétate d'éthyle comme supports liquides, chacun de ces solvants constituant un bon solvant pour tous les ingrédients résineux, désirables, du liant de la composition du revêtement, en rendant ainsi cer- tain qu'après -le séchage du moule à coquilles sur le modèle et évaporation du solvant, les particules réfractaires individuelles seront entourées d'une couche infime du liant de basse température renfermant à l'état dispersé de fines particules du liant de température élevée.
L'efficacité surprenante du toluène et de l'acétate d'éthyle comme support liquide pour les compositions de revêtement selon l'invention est établie par le fait que les moules à coquilles fabriqués au moyen de ces com- positions spécifiques présentent une résistance plusieurs fois plus grande, aussi bien à l'état vert avant la cuisson que dans l'état cuisson finale, que les compositions similaires fabriquées avec du "Freon 22" comme support li- quide.
A titre d'exemple, une composition de revêtement selon l'exemple 1 don- née ci-après lorsqu'elle est faite avec un support de toluène, donne un mou- le vert de 320 psi -(livres par pouce carré) de résistance à la rupture trans- versale et un moule cuit de 300 psi, et lorsqu'il est fait avec un support d'acétate d'éthyle, il donne un moule vert de 545 psi et un moule cuit de 285 psi
Autres solvants de, support liquides pouvant être utilisés sont l'acétone la méthyl-éthyl-cétone, le di-chlorure d'éthylène, l'acétate n- propyle, l'acétate isopropyle, le benzène, l'acétate de méthyle et d'autres solvants organiques analogues.
Le tableau donné ci-après montre les résis- tances à la rupture transversale de moules à'coquilles fabriqués au moyen de compositions selon l'exemple 1 formées avec ces supports solvants et montre qu'elles sont inférieures aussi bien au toluène qu'à l'acétate d'éthyle.
EFFET DE DIVERS SOLVANTS SUR LA RESISTANCE 1 LA RUPTURE TRANSVER-
SALE DE MOULES A COQUILLES.
EMI8.1
<tb>
Moule <SEP> à <SEP> coquille <SEP> Moule <SEP> à <SEP> coquille
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<tb> vert. <SEP> psi. <SEP> après <SEP> cuisson. <SEP> psi
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<tb> Toluène <SEP> 320 <SEP> 300
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<tb> Acétate <SEP> d'éthyle <SEP> 545 <SEP> 285
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<tb> Acétone <SEP> 610 <SEP> 170
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<tb>
<tb> Méthyl-éthyl-cétone <SEP> 720 <SEP> 160
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<tb> Dichlorure <SEP> d'éthylène <SEP> 185 <SEP> 140
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<tb>
<tb>
<tb> Acétate <SEP> de <SEP> propyle <SEP> normal <SEP> 940 <SEP> 90
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<tb> Acétate <SEP> d'isopropyle <SEP> 520 <SEP> 80
<tb>
<tb>
<tb>
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<tb> Benzène <SEP> 320 <SEP> 70
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<tb>
<tb> Acétate <SEP> de <SEP> méthyle <SEP> 440 <SEP> 50
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Acétate <SEP> de <SEP> butyle <SEP> 600 <SEP> 35
<tb>
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Une quantité
suffisante du support liquide doit être présente pour lui permettre de maintenir à l'état dissous;les ingrédients résineux du li- ant et, si on les agite ou mélange, de tenir à l'état de suspension ou dis- persion les particules réfractaires et les particules de liant à haute tem- pérature et de former avec elles une boue de la viscosité désirée pour per- mettre son application sur le modèle de fonderie. Pour recouvrir des modèles compliqués, on obtient de bons résultats avec une boue ayant une viscosité de 100 à 150 centipoises à environ 0 C, de telle sorte qu'elle puisse péné- trer dans les impressions ou petites fentes étroites ou ouvertures du modè- le. Pour modèles moins compliqués, la viscosité de la boue pourra être plus élevée, par exemple jusque 250 centipoises à 0 C.
La boue pour la couche de revêtement externe peut avoir une viscosité encore plus élevée, telle que
400 à 1600 centipoises à 0 C.
Des liants appropriés à température élevée pour les particules ré- fractaires de la composition de revêtement sont les borates métalliques et plus particulièrement les borates des métaux alcalins ou autres composés qui par réaction forment les borates métalliques. Des liants à température élevée très désirables pour les particules réfractaires de ces moules à co- quilles minces sont constitués par une combinaison d'un fluorure de métal alcalin avec un composé du bore, telle que l'acide borique ou l'oxyde bori- que. Des fluorures de métaux alcalins appropriés sont les fluorures de sodium et de potassium. D'autres fluorures des éléments des groupes la et 2a de la table périodique convie.nnent également comme liants appropriés à des tempé- ratures élevées.
Lorsqu'on combine un fluorure de métal alcalin avec un composé de bore pour former le liant à température élevée, on peut faire varier leurs proportions relatives. De bons résultats sont obtenus lorsque le fluorure de métal alcalin est en quantité plus grande qu'un composé de bore. Une bonne pratique est de combiner le fluorure de métal alcalin avec 5 à 35 % d'acide borique ou autres composés similaires du bore. Dans la pratique commerciale, on obtient des moules poreux à coquilles à parois minces résistants, en com- binant les particules réfractaires avec un liant à température élevée consis- tant en environ 75 % du fluorure de métal alcalin, sous la forme de fluoru- re de sodium, et 25 % d'acide borique ou d'oxyde de bore.
La quantité de liant à température élevée peut varier environ en- tre 0,25 % et 12 % de la quantité totale d'ingrédients solides de la compo- sition. De bons résultats sont obtenue en combinant les particules réfrac- taires avec 0,25 % à 1% du liant à température élevée consistant en environ 75 % du fluorure de métal alcalin et 25 % d'acide borique.
Pour obtenir des résultats satisfaisants, la teneur en liant orga- nique ne doit pas dépasser environ 1/2 de la teneur en liant anorganique. La teneur en liant anorganique peut aller jusque 12 % de la quantité totale en ingrédients solides et la quantité de liant organique peut être aussi basse que 0,5 % de la quantité totale d'ingrédients solides de la composition.
Sans limiter d'une manière quelconque la portée de la présente in- vention, mais uniquement'pour permettre sa réalisation facile, on donne ci- après des exemples de boues convenant pour la production de la couche inter- ne de la coquille, et pour la couche externe d'un moule à coquilles formé à l'extérieur d'un modèle en composés congelés selon l'invention décrite ci- dessus, par exemple la réunion de modèle montrée dans la figure 7.
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Exemple 1 - Composition pour la couche de conformation interne de la coquille.
EMI10.1
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Toluène <SEP> liquide <SEP> 7. <SEP> 500 <SEP> grs.
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
Acétate <SEP> de <SEP> vinyle <SEP> polymérisé <SEP> ayant <SEP> une
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<tb>
<tb>
<tb> viscosité <SEP> de <SEP> 700 <SEP> à <SEP> 900 <SEP> centipoises <SEP> à <SEP> 20 C
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb> avec <SEP> solution <SEP> molaire <SEP> dans <SEP> du <SEP> benzène <SEP> 141,8 <SEP> grs.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
Cellulose <SEP> d'éthyle <SEP> qui <SEP> a <SEP> été <SEP> éthylée
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> jusqu'à <SEP> 46,5-48,5% <SEP> et <SEP> ayant <SEP> une <SEP> viscosité
<tb>
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<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> 20 <SEP> centipoises <SEP> lorsqu'on <SEP> en <SEP> dissolve
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> une <SEP> solution <SEP> à <SEP> 5 <SEP> % <SEP> dans <SEP> un <SEP> mélange- <SEP> de <SEP> 80 <SEP> % <SEP>
<tb>
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<tb>
<tb>
<tb> toluène <SEP> et <SEP> 20 <SEP> % <SEP> éthanol <SEP> 47,3 <SEP> grs
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Produit <SEP> de <SEP> condensation <SEP> phéno-formaldéhyde
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> condensé <SEP> dans <SEP> sa <SEP> phase <SEP> soluble <SEP> intermédiaire <SEP> 94,5 <SEP> grs.
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
Acide <SEP> borique <SEP> 46,2 <SEP> grs.
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
Fluorure <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 140,7 <SEP> grs.
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
Silicate <SEP> de <SEP> zirconium, <SEP> grosseur <SEP> de <SEP> grains
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> -32 <SEP> mesh <SEP> 18.425,5 <SEP> grs.
<tb>
Exemple 2 - Composition pour la couche externe autonome.
EMI10.2
<tb>
Toluène <SEP> liquide <SEP> 13.500,0 <SEP> grs.
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Acétate <SEP> de <SEP> vinyle <SEP> polymérisé <SEP> ayant <SEP> une <SEP> vis-
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<tb> cosité <SEP> de <SEP> 900 <SEP> centipoises <SEP> à <SEP> 20 C <SEP> avec <SEP> solu-
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<tb> tion <SEP> molaire <SEP> dans <SEP> du <SEP> benzène. <SEP> 400,0 <SEP> grs.
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Cellulose <SEP> d'éthyle, <SEP> éthylée <SEP> de <SEP> 46,5 <SEP> à <SEP> 48,5 <SEP> % <SEP>
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Phosphate <SEP> ammonique <SEP> primaire, <SEP> grosseur <SEP> de
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Silicate <SEP> d'aluminium <SEP> (Nullité) <SEP> grosseur <SEP> de <SEP> 14.568,0 <SEP> grs,
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Silicate <SEP> de <SEP> zirconium, <SEP> grosseur <SEP> de <SEP> grain
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<tb> - <SEP> 325 <SEP> mesh <SEP> 23.952,P <SEP> grs.
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Les deux couches de la coquille peuvent être faites avec les com- positions des exemples 1 ou 2 mais en les formant avec des particules ré- fractaires de petite grosseur de grain pour la couche interne, et avec un mélange de particules réfractaires grosses et fines pour la couche externe,
Pour former le moule à coquilles, la couche interne est d'abord formée en recouvrant la surface externe du modèle intégral congelé avec la couche de revêtement liquide boueuse contenant des particules réfractaires fines. Après formation d'une couche interne mince d'une épaisseur de par exemple 1/64 à 1/32 pouce environ, on forme à l'extérieur d'une manière simi- laire une couche de support avec une composition similaire qui au lieu de particules réfractaires fines, renferme un mélange de ces particules et de particules réfractaires plus grosses.
En appliquant l'épaisseur désirée, lés diverses couches appliquées sur le modèle sont séchées pendant un laps de temps assez court, avant d'appliquer la couche suivante jusqu'à obtenir
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l'épaisseur de couche désirée pour la coquille.
Après formation de la couche de l'épaisseur désirée, celle-ci est séchée sur le modèle de fonderie jusqu' à ce que la plus grande partie du sup- port liquide ou solvant soit évaporée ou chassée. Ensuite, le modèle qui rem- plit la cavité du moule à coquilles ainsi formé est liquéfié en le chauffant de toute manière désirée au-dessus de sa température de fusion, par exemple par chauffage par induction, et le composé liquéfié du modèle est enlevé de la cavité du moule.
Ensuite, le moule autonome à coquilles consistant en par-- ticules réfractaires et ingrédients du liant à haute température retenus en- semble par la quantité ajoutée de liant résineux, est soumis au chauffage ou à la cuisson à des températures élevées comprises entre '700 et 1300 C pour rendre efficace le liant à haute température afin de relier les particules entre elles et vaporiser et chasser les ingrédients du liant résineux en rendant ainsi poreux le moule à coquilles à parois minces.
Dans la pratique on obtient des moules à coquilles poreux, min- ces,très résistants, et très satisfaisants en soumettant les moules prépa- rés à la cuisson à une température d'environ 1000 C pendant 1 à 2 heures.
Après=la cuisson, le moule est prêt pour couler du métal chaud dans sa cavi- té suivant les pratiques usuelles.
Jusqu'à présent,, on a considéré que la seule manière pratique de production d'un moule à parois minces sur un modèle de fonderie en mercure congelé était de plonger à la main le modèle de fonderie dans le bain boueux' de la composition, afin d'effectuer une répartition convenable de la compo- sition de revêtement sur toutes les parties du modèle en mercure congelé qui y était plongé. Comme conséquence, on a généralement reconnu qu'à cause de l'importance du facteur "adresse personnelle de l'opérateur pour la plon- gée à la main du modèle afin de produire le moule, il était impossible de remplacer l'immersion à la main par un mécanisme actionné automatiquement.
La présente invention est basée sur la découverte que l'adresse personnelle de l'opérateur pour l'immersion peut être remplacée par un méca- nisme automatique travaillant à un certain taux pratique minimum pour plon- ger un modèle en mercure congelé dans une composition de revêtement sembla- ble à la boue, du moment que cette composition est préparée avec un poids spécifique tel et que le modèle congelé (ou le modèle préalablement recou- vert) est retiré de la boue à une vitesse maximum telle qu'on supprime, ou empêche ou élimine, un ruissellement de composition céramique fraichement déposée, des parties du modèle de fonderie (ou du modèle de fonderie préala- blement recouvert) qui émergent ou sont retirées au-dessus du niveau du bain de composition.
Avec une composition de revêtement ayant une densité spécifique ainsi convenablement choisie, on peut construire facilement un mécanisme au- tomatique destiné à plonger le modèle et à le retirer du bain de composition à une vitesse maximum à laquelle on élimine tout ruissellement vers le bas de composition fraichement déposée, des parties du modèle de fonderie qui é- mergent ou qui sont retirées au-dessus du niveau de la composition ;
et ces mécanismes peuvent être construits facilement de manière à répéter automati- quement l'immersion et l'opération de retrait bien réglées dans le temps, jusqu'à former àutomatiquement une couche pour coquilles de l'épaisseur dési- rée sur le modèle en mercure congelé tout en rendant certain que le taux de retrait du modèle de fonderie hors du bain ne dépassera pas le taux maximum de vitesse déterminé.
Le taux déterminé de retrait maximum auquel on élimine le ruissel- lement vers le bas de la composition céramique fraîchement déposée, des par- ties du modèle qui sortent du bain de composition, doit être déterminé pour les surfaces inclinées, qui regardent, vers le bas, du modèle de fonderie qui
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sont retirées aux taux maximum de la vitesse pour toutes positions choisies ou pour toutes positions axiales données du modèle de fonderie par rapport à la direction du mouvement de retrait.
Lorsque le mouvent de retrait est en direction verticale vers le haut, et que le modèle de fonderie présente des surfaces horizontales ou presque- horizontales qui regardent aussi bien vers le haut que vers le bas, la vitesse maximum du retrait doit être déterminée pour les surfaces qui s'étendent verticalement. Les surfaces du modèle presque horizontales qui regardent vers le bas émergent du bain à unetrès haute vitesse et le modèle de fonderie doit être incliné pour ramener les surfaces presque horizontales en direction inclinée par rapport à la direction horizontale.
Lorsque le mo- dèle de fonderie présente des surfaces différentes regardant vers le bas, dont certaines sont inclinées par rapport à la direction horizontale et dont certaines se prolongent en direction horizontale, l'inclinaison du modèle peut se faire automatiquement par le mécanisme de plongée à des moments dif- férents de chaque mouvement de retrait du modèle de fonderie hors du bain ou bien cette inclinaison du modèle de fonderie peut se faire automatique- ment dans des phases successives de retrait de ce modèle. Dans ces cas, l'angle d'inclinaison appliqué au modèle entre les phases successives de re- trait ou séries de retraits dépendront de la relation angulaire des surfaces diversement inclinées du modèle de fonderie.
Fig. 6 montre à titre d'exemple, un modèle de fonderie 70 ayant la forme d'un chenal creux qui doit être automatiquement immergé dans un bain liquide 71 de la composition de revêtement boueuse contenue dans un récipient approprié. En supposant que le modèle 70 soit maintenu par rapport à la sur- face supérieure horizontale du bain de composition 71 de la manière montrée, le moule à coquilles à parois minces de l'épaisseur désirée peut être formé en plongeant et en retirant automatiquement le modèle 70 du bain 71 dans la direction de son axe vertical 70-1 indiqué en pointillé avec une série d'im- mersions effectuées dans la position axiale montrée, et la phase suivante réalisée en position axiale renversée ou avec le modèle 70 retourné de 180 , ou bien la tête en bas.
Alternativement, le modèle peut être incliné pour amener son axe 70-2 à doubles traits pointillés en direction verticale avec la flèche de l'axe 70-2 dirigée vers le bas et en immergeant successivement dans cette direction au taux de retrait maximum convenable,
et dans ce cas toutes les surfaces dirigées vers le bas du modèle 70 se prolongeront en di- rection suffisamment inclinée par rapport à la direction horizontale pour rendre certain que les opérations d'immersion successives feront déposer sur toutes les surfaces du modèle une couche de composition qui ne s'égoutte- ra pas des parties du modèle qui sont retirées du bain aussi longtemps que les parties du modèle qui se prolongent en direction verticale sont retirées à une vitesse ne dépassant pas la vitesse maximum à laquelle le ruissellement ou l'égouttage vers le bas de la boue-de recouvrement déposée est éliminé.
Il est clair, à tous ceux qui connaissent cette technique que les nouveaux principes de l'invention tels que décrits ici en connexion avec les divers exemples, spécifiques peuvent recevoir d'autres modifications et ap- plications de ces principes. Par conséquent il est entendu que ces principes ne sont pas limités aux exemples spécifiques qui sont décrits ici.
REVENDICATIONS ET RESUME. l.- Modèle impermanent de fonderie pour un moule à coquilles de précision à parois minces d'un objet devant être coulé, ce modèle étant com- posé d'une substance congelée choisie dans un groupe de composés métalliques
EMI12.1
constitué par le Hg Sb2 et autres composés mercure-antimoine' Hgl Srffgl2Sr Ug,,Sr. par des mélâfigs- de Hg 14 Sr avec Hg 12 Sr, ou de Hgl2Sr aveo 'l:ig11 sr, et autres Qômposés'meraure-strontium analogues, 'par le Bg19Cd et autres com-
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posés mercure-cadmium analogues, par le Cd.H et autres composés cadmium-mercure analogues par le Hg9Rb et Hg6Rb et autres composés mercure-rubidium analogues, et par le Hg39Ag et autres composés mercure-argent analogues.
2. - Modèle impermanent -le fonderie selon 1 . constitué par le
Hg3Sb2.
3.- Modèle impermanent de fonderie selon 1 , constitué par le
Hg14Sr. 4. -Modèle impermanent de fonderie selon 1 , constitué par le
5.- Modèle impermanent de fonderie selon 1 , constitué par le
Hg11Sr. 6.-Modèle impermanent de fonderie selon 1 , constitué par un mé- lange de Hg14Sr et Hg12Sr .
7. - Modèle impermanent de fonderie selon 1 , constitué par un mé- lange de Hg12Sr et Hg11Sr.
8. - Modèle impermanent de fonderie selon 1 , constitué par le
Hg19Cd. Modèle impermanent fonderie selon 10y constitué par
Cd3Hg. 9.-Modèle impermanent de fonderie selon 1 , constitué par le
10.- Modèle impermanent de fonderie selon 1 , constitué par le Hg3Ag.
11.- Procédé de préparation d'un moule poreux à coquilles qui se supporte de lui-même et ayant la forme d'une couche mince de coquille sur la surface exposée d'un modale de fonderie plein formé d'une substance soli- de choisie dans un groupe consistant en un composé congelé de meroure pur avec l'un des métaux d'un groupe constitué par thallium, cadmium, plomb,an- timoine, strontium, argent et rubidium et en mélanges de deux composés diffé- rents de n'importe lequel des dits métaux avec du mercure pur, un composé de chaque mélange ayant la teneur en mercure aussi proche que possible de la te- neur en mercure de l'autre composé de ce mélange, ces composés et mélanges de composés ayant une température de fusion d'au moins 0 C et au plus d'en- viron 100 C,
procédé caractérisé en ce qu'il comprend la préparation d'une composition de revêtement liquide formant une boue qui adhérera aux dites surfaces du modèle de-fonderie lorsqu'elle est appliquée sous la forme d'une couche à des températures de recouvrement en-dessous de la température de congélation de la dite substance solide, cette composition de revêtement comprenant des particules réfractaires constituant une quantité prédominan- te des ingrédients solides de la composition appliquée pour former la cou- che de la coquille, un liant à température élevée pour les particules réfrac- taires qui est inefficace en tant que liant pour ces particules lorsque la composition est appliquée sur le dit modèle mais qui devient efficace com- me liant pour les dites particules réfractaires à une température élevée comprise entre 500 et 1300 C,
le dit liant à température élevée constituant environ 0,25 % à 12 % des ingrédients de -la dite composition solide et qui, après être devenu efficace, lie les particules réfractaires entre'elles à une température depuis en - dessous de 0 C jusqu'à des températures de fusion élevées d'au moins 700 C de métal coulé, un liant résineux organique synthétique pour les particules réfractaires et pour le liant à température élevée qui constitue de 0,25 à 6 % environ des dits ingrédients solides et est tout au plus égal à la quantité de liant à température élevée, le dit liant organique ayant la propriété (et se trouvant en quantité suffisante pour cela)
de produire l'adhésion de la dite composition sous forme de cou-
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ches stratifiées sur le modèle en mercure congelé et sur des couches simi- laires appliquées précédemment, et un support liquide pour les ingrédients solides consistant en toluène ou en acétate d'éthyle, qui reste liquide et constitue un solvant organique pour le dit liant organique aux dites tempé- ratures de recouvrement et présente un point d'ébullition en-dessous de 100 C, ce support étant présent en quantité suffisante pour dissoudre le liant or- ganique et pour former avec les dits ingrédients solides de la composition-. une boue de viscosité assez basse pour permettre l'application de la compo- sition sous forme:
de couche sur le modèle de fonderie à la température de recouvrement, en appliquant ensuite la dite composition au modèle de fonde- rie aux dites températures de recouvrement sous forme de couches stratifiées jusqu'à ce qu'il se forme une couche adhérant au modèle et ayant une épais- seur d'au plus 1/4 pouce et qui après avoir rendu efficace le liant à tem- pérature élevée rend la couche autonome et'poreuse, en séchant.ensuite la dite couche adhérant au modèle aux températures de recouvrement et en-dessous du point d'ébullition du support liquide pour solidifier la dite couche, et en liquéfiant ensuite la substance formant le modèle pour la séparer de la couche solidifiée de la coquille afin de former le moulé à coquilles,
et en chauffant ensuite le moule à coquilles à une température élevée d'au moins 700 C pour rendre efficace le liant à haute température en tant que liant pour les particules réfractaires et pour modifier le dit liant organique pour former des vapeurs qui quittent la couche de la coquille en la rendant poreuse, au moins la couche interne de la couche formant la.coquille étant formée avec une composition contenant des particules réfractaires de faible grosseur de grain afin de donner à la couche formant la coquille une surface de la cavité qui sont relativement lisse.
12. - Composition de revêtement servant à produire un moule à coquil- les poreux, et autonome par application de la dite composition sous forme de couche ou revêtement sur un modèle de fonderie plein formé d'une substance solide choisie dans un groupe consistant en un composé congelé de mercure pur avec l'un des métaux thallium, cadmium, plomb, antimoine, strontium, argent et rubidium et en mélanges de deux composés différents de l'un quelconque des dits métaux avec du mercure pur, un composé de chaque mélange ayant une teneur en mercure aussi près que possible de la teneur en mercure de l'autre composé du dit mélange, ces composés'et mélanges de composés ayant une tem- pérature de fusion d'au moins environ 0 C et au plus environ 100 C,
la dite composition étant constituée de particules réfractaires constituant une quan- tité prédominante des ingrédients normalement solides de la composition, un liant à température élevée pour les particules réfractaires et qui est ineffi- cace comme liant pour ces particules lorsque la composition est appliquée sur le modèle de fonderie mais qui devient efficace comme liant pour ces particu- les réfractaires à une température élevée comprise entre 500 et 1300 C, ce liant à température élevé constituant environ 0,25 à 12 % des dits ingrédients solides de la composition et après qu'il est devenu efficace il lie entre elles les particules réfractaires à des températures comprises en-dessous de 0 C et des températures die fusion élevées d'au moins environ 700 C de métal coulé,
un liant organique résineux synthétique pour les particules réfractai- res et pour le liant à température élevée et qui constitue 0,25 pour cent jusqu'environ 6 pour cent des dits ingrédients solides et est au plus égale à la quantité de liant à température élevée, le dit liant organique ayant la propriété (et étant en quantité suffisante pour cela), de faire adhérer la dite composition comme couche de revêtement -sur le modèle en mercure congelé ainsi que sur les couches similaires précédemment appliquées, et un support liquide pour les dits ingrédients solides consistant en toluène ou en acéta-' te d' éthyle,qui reste'liquide et constitue unsolvantorganique pour le ditliantor- ganique aux températures de recouvrement et présente un point d'ébullition en-dessous de 100 C,
lequel support est présent en quantité suffisante pour
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dissoudre le liant organique et pour former avec les ingrédients solidès de la composition une espèce de boue de viscosité suffisamment basse pour per- mettre l'application de la composition sous forme de couche sur le dit mo- dèle de fonderie à la température de recouvrement.
13. - Procédé de préparation d'un moule poreux à coquilles, auto- nome, sous forme d'une couche mince sur des surfaces exposées d'un modèle de fonderie plein formé d'une substance solide choisie dans le groupe consis- tant en mercure pur et un composé de mercure pur avec l'un des métaux thal- lium, cadmium, plomb, antimoine, strontium, argent et rubidium, et en mé- langes de deux composés différents des dits métaux avec le mercure pur, l'un des composés de chaque mélange ayant une teneur en mercure aussi près que possible de celle de l'autre composé du dit mélange, ces composés et mélan- ges de composés ayant une température de fusion d'au moins 0 C environ et au plus d'environ 100 C,
le dit procédé comprenant la préparation d'une compo- sition liquide semblable à une boue qui adhérera aux surf aces du modèle de fonderie lorsqu'elle s'y trouve appliquée sous forme d'une couche aux tem- pératures de revêtement en-dessous de la température de congélation de la di- te substance solide, cette composition comprenant des particules réfractaires constituant une quantité prédominante des ingrédients solides de la composi- tion qui sont appliqués pour former la couche de la coquille, un liant à tem- pérature élevée pour les particules réfractaires qui est inefficace en tant que liant pour ces particules lorsque la composition est appliquée sur le modèle de fonderie mais qui devient efficace comme liant pour les particules réfractaires à une température élevée comprise entre 500 et 1300 C,
ce liant à température élevée formant environ 0,25 à 12 pour cent des dits ingrédients solides de la composition et qui après être devenu efficace lie les particu- les réfractaires entre elles à des températures depuis en-dessous de 0 C jus- qu'aux températures élevées de fusion d'au moins 700 du métal coulé, un li- ant résineux organique synthétique pour les particules réfractaires et pour le liant à température élevé et constituant de 0,25 jusqu'à environ 6 pour cent des dits ingrédients solides et au plus égal à la quantité employée de liant à température élevée, le liant organique ayant la propriété de produi- re l'adhésion de la composition sous forme de couche sur le modèle en mercu- re congelé et sur des couches similaires précédemment appliquées, et se trou- vant en quantité suffisante pour cela,
et un support liquide pour les dits ingrédients solides qui maintient en solution au moins colloïdale au moins une partie de la quantité de liant organique et présente un point d'ébulli- tion en-dessous de 100 C, lequel support se trouve présent en quantité suf- fisante pour maintenir au moins en solution colloïdale, une partie du liant organique et pour former avec les ingrédients solides de la composition une espèce de boue de viscosité suffisamment basse pour permetre l'application de la dite composition sous forme de couche sur le modèle de fonderie et pour l'en rétirer à un taux déterminé aux dites températures de recouvre- ment, maintenir un bain de la dite composition à une densité comprise entre des limites données entre lesquelles il présente une viscosité donnée,
et plonger le modèle de fonderie dans le dit bain et l'en retirer à un taux qui empêche la composition fraîchement déposée de s'égoutter ou rùisseler des parties de surface du modèle immergé qui émergent au-dessus du niveau du bain.
14.- Modèle impermanent de fonderie et procédé pour sa fabrication, substantiellement comme décrits et/ou illustrés dans les dessins ci-joints.