CH203487A - Procédé de fabrication de moules pour la coulée de magnésium et d'alliages de magnésium. - Google Patents

Description

  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     mass        es@    de  moulage plastiques, pour la     coulée,dia    magné  sium 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, sui  vant lequel les     moules    sont constitués par  une     masse        ,d@e        moulage        préparé    à.

   partir     d'un          mélange    de sable et d'un liant hydraulique       tel        que    du     ciment,        ,avec    addition d'une quan  tité d'eau     telle    que la masse présente,     d'une     part, le pouvoir liant     indispensable    pour la  confection des moules, mais     qu'elle        présente,          d'autre    part, après, la prise du liant,

   la per  méabilit6 aux gaz qui     -est        désirable    pour la  fabrication -de     pièces    coulées. Entre autres  avantages, ces masses de moulage offrent  celui que la.     fabrication    ,des moules est     exte-          mement    facile et simple, qu'elle peut aussi  avoir lieu par le procédé de moulage dit       "sans    châssis", et que     l'étuvage    des moules    est supprimé.

   La     procédé    trouve sa principale  application, en     particulier,    avec dessables     si-          liceuxexempts    d'argile (par     exemple    le     sable          quartzeux),    qui par eux-mêmes ne se     prêtent     pas, sans l'aide d'un liant particulier, à la  confection     -de    moules et     -d'éléments    de moules  (noyaux).  



  La coulée du magnésium et -des alliages  de     magnésium    a lieu     depuis    de nombreuses  années     -déjà    dans, des moules. dits en sable  vert, contenant des matières de protection qui  protègent le métal,     à;

      la température -de la  coulée, contre     l'oxydation        -et    contre     les    réac  tions résultant de la présence d'eau     (humi-          @dité)    dans le sable du     moule.    Comme ma  tières protectrices de ce genre peuvent être  citées, par exemple, des matières qui, par fu  sion au contact du métal, produisent     une    pel  licule protectrice sur les parois     intérieures    du       moule,        telles,    par exemple, que     certaines'    ré  Bines, ou     encore    des:

       ma;tières,    qui, dans le  moule, au contact du métal en fusion, for-      ment des gaz inertes ou facilement     oxydables,     telles que le soufre par exemple,     certains     hydrocarbures et 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  aussi en réaction avec la     surface    du métal  en cours de     solidification,    en     formant    de  minces     couches    superficielles qui empêchent la  corrosion.

   A ces dernières matières, appar  tiennent l'acide borique et certains sels d'am  monium en particulier le fluorure d'ammo  nium. Comme     l'addition    d'un liant particulier  au sable de     moulage        n'est    pas envisagée, et  comme les matières de protection     ne    possè  dent généralement pas non plus les     propriétés     d'un liant, ces procédés exigent l'utilisation  de sables :de moulage ayant une teneur suffi  sante en argile ou en composés     analogues    à  l'argile pour leur assurer une plasticité pro  pre suffisante.  



  L'invention a pour objet un procédé de  fabrication de moules pour la. coulée du ma  gnésium et d'alliages de magnésium, compor  tant l'emploi de matières protectrices mélan  gées avec la.     matière    de moulage et     empêchant     toute réaction du magnésium sur les matières  de moulage.

   Ce procédé est     ca.raetérisé    en ce  que l'on constitue les moules au moyen d'un  mélange de sable, de liant hydraulique et  d'eau en     proportion    telle que la masse pré  sente, d'une     part,    une cohésion suffisante  pour se     prêter    à.

   la constitution     des        moules.,     mais qu'elle présente,     d'autre    part,     après    la       prise    du liant, une perméabilité     suffisante     aux gaz et aux vapeurs,     mélange    auquel est       incorporé,    au moins dans la partie destinée à  constituer la     "couche    modèle" -des moules, du       soufre    à     l'état    finement     divisé.    Comme liant  hydraulique, on peut     utiliser    notamment du  ciment.  



       Le    fait qu'il est en somme possible de  couler le magnésium et ses alliages dans des  moules :de ce genre, sans qu'il y ait entre le  métal et la masse de moulage de réaction     vio-          lente    accompagnée d'une oxydation (combus  tion) très     poussée    du métal, est tout à fait  surprenant.

   On sait en effet qu'aux tempéra.-         turcs    usuelles     de    coulée de magnésium et de  ses     alliages    (740 à<B>82O'</B> C), le métal, par  suite de sa tendance prononcée a, se combiner  avec l'oxygène, lorsqu'il est en     contact    avec  du ciment, même de prise très ancienne,  extrait -de celui-ci son eau de constitution jus  qu'à une profondeur do couche     considérable     et s'oxyde avec     violence    en décomposant cette  eau.

   Cette combustion du métal conduit     à,     des élévations considérables de température       (1 < i00      C et plus), de     sorte    que de véritables       ,explosions    se produisent parfois, par suite de  la     vaporisataion    subite,     ainsi        causée,    de l'eau  de constitution. En fait, comme l'expérience  l'a déjà montré à.     l'occasion,    lorsque du ma  gnésium liquide     tombe    par inadvertance sur  des sols en ciment, il se produit une réaction  accompagnée d'une projection du     métal     liquide     dans    tous les sens.  



  D'autre part, on ne pouvait aussi nulle  ment     s'attendre    a     ce    que l'une     des    matières       protectrices    usuelles utilisées pour la coulée  du magnésium et     des    alliages de magnésium,  étant     mélangée    avec une masse de moulage  constituée par du     sable    siliceux et du     ciment.,     exercerait son action     protectrice    sur le métal  à couler, après la prise de     cette    masse.

   Il fal  lait s'attendre au contraire à. ce que la     pré-          sene(J    de la, matière     protectrice    empêchât 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  matières     protectrices    proposées pour la coulée  du magnésium et d'alliages de magnésium  ont aussi une action nuisible sur la prise du  ciment. -lia     présence        d'acide    borique (0.25 à  0,5 %)     l'empêche        complètement,    et une addi  tion de     naphtaline    ralentit     très    considérable  ment la     prise.        Lie        fluorure    d'ammonium  <B>(0,25%</B> par exemple) provoque aussi un ra  lentissement notable.

   Cependant, contraire  ment à,     ce    qui se produit avec ces     matières,     il est surprenant de     constater    qu'une     addition     de fleur de soufre (par exemple jusqu'à.

   4  et même plus) n'a absolument aucune influ  ence sur la     vitesse    de prise du mélange de      sable et de     ciment.    Mais, d'autre     part,    on  pouvait compter     presque    sûrement que, ,du  fait de son mélange intime avec le ciment, le       soufre    serait     tellement    emprisonné dans ce       dernier,    pendant la prise, qu'il ne pourrait       pans        exercer,    pendant la     coulée    du métal,

   ou  seulement     dans        une    mesure     très        restreinte,    son  action     protectrice    typique,     qui        est        en;    effet  liée     directement    à     une        volatilisation    du soufre  par son contact immédiat avec le métal  liquide.  



  Or, des, essais ont conduit à la constata  tion surprenante qu'il     es-t    possible de     faire,des          pièces    moulées en     magnésium    et en alliages  de magnésium sans aucun danger, par cou  lée dans des masses de moulage consti  tuées     essentiellement    par les mélanges, men  tionnés plus haut, de sable, de ciment et  d'eau avec une addition de fleur de soufre  au moins dans la     partie    constituant la  ,;

  couche     modèle".    On a constaté en outre que  les pièces moulées obtenues suivant l'inven  tion, non seulement sont équivalentes aux  pièces coulées à la manière usuelle dans des  moules en sable     vert,        mais        qu'elles,    leur sont  même     supérieures    en     ce    qui concerne     certaines     propriétés.

       En.        particulier,        elles        présentent     non seulement une     texture    qui     -est    saine en  soi, mais     aussi    une     finesse    de grain qu'il       n'est    pas possible     d'obtenir    autrement avec la  coulée en sable et qui est comparable à     celle     que l'on     obtient    à l'aide de     moules    en métal  (coulée en coquille).

   Ce dernier phénomène  s'explique     probaablement    par le fait -qu'après  la coulée, le     refroidissementdans,    les     moules          conformes        @à        l'invention        s'effectue    beaucoup       plus    rapidement que     dans.        les    moules ordi  naires ensable, en     raison    de la     meilleure    con  ductibilité calorifique de la     matière    -de mou  lage     et,

  de    la cohésion plus intime     entre    ses  éléments constituants, par suite de la liaison  des grains de sable siliceux par le ciment.       Cette        augmentation    ,de la finesse de grain  s'accompagne,     ainsi    qu'on le sait,     d'une    amé  lioration considérable     -des    propriétés mécani  ques.  



  Une autre     conséquence    de     l'augmentation     de la finesse     -de        .grain    de la structure     est    la    plus grande compacité des pièces coulées     pro-          duites,    ,

  de     sorte    que le     procédé    de l'invention  est     particulièrement    recommandable     lomqu'.il     s'agit -de la production de pièces     coulées    -de  haute     valeur    pour .des applications pour     les-          quelles    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        eon-          sidérable;

      on sait que l'emploi     -de    ces refroi  disseurs,     ainsi    que leur     traitement    prépara  toire pour la coulée, sont difficiles -et compli  qués et     grèvent        très        considérablement    la pré  paration des moules.  



  Outre     les        avantages    qui     viennent        d'être          cités,    l'application :du procédé de     l'invention     pour la     fabrication    de pièces moulées en ma  gnésium 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 pos  sibilité     accrue    d'employer une     main-,d'#uvre     non     spécialisée    pour le moulage, la ,suppres  sion     des        châssis    d e     moulage,        une        excellente     perméabilité des     moules    à     l',égard        ,d@es;gaz,        ,etc.     



  D'ans     l'application    du procédé de l'inven  tion, on emploie de préférence les mêmes pro  portions ,de sable     siliceux,    de     ciment    et     d'eau,     que pour la coulée d'alliages     ferreux    et cui  vreux     dans        des    masses de     moulage    ,de ce  genre;

   la     proportion    d     e    ciment peut     être    com  prise     entre    environ 5     @et    15 % du poids du  sable,     @et    la quantité     @d%au    entre 5 et 1,0 % du       poids    -du sable.

   La     quantité        @de    soufre -à ajou  ter à la masse de     moulage        peut,être    comprise       enrtre    1 et 16 %     @du    Poids     cdu    sable, selon     l'épais-          @eur    des pièces     coulées    (à produire.

       Comme    il       ressort    ,de ce qui a été ,dit plus haut, on n'a  pas     d'ailleurs        besoin.    d'incorporer le     ,soufre    à  la totalité de la masse de moulage et l'on  peut sa borner à l'incorporer ,à la     partie    du  mélange employée pour     constituer    la     "couche          modèle".         Concurremment avec le soufre, on a cons  taté qu'il peut aussi être     avantageux        d'ajouter     du     fluorure    d'ammonium en quantité variant       enre    0,

  10 et     0;30%    du poids du sable, soit  en forme de poudre, soit par pulvérisation et  projection d'une solution concentrée du sel.  L'addition de     fluorure        d'ammonium        peut     avoir lieu pendant la prise de la. masse de  moulage ou vers la. fin de cette prise; en  effet, la     masse    de moulage     peut    être démou  lée     immédiatement    après la constitution du  moule, et se     soutient,    même sur des faces ver  ticales, sans     varier    de forme, la prise durant  quelques heures après ce démoulage.

   On peul  également, par exemple. procéder à la fois des  deux façons     indiquées        ci-dessus,    en ajoutant  de la. poudre de     fluorure    d'ammonium à. la  masse .de moulage non moulée, puis en asper  geant ou en badigeonnant la     surface    inté  rieure du moule, immédiatement après, avec  une solution     concentrée    de     fluorure    d'ammo  nium.

   Par contre, une     incorporation    d'acide  borique à, la masse de moulage ne semble pas  être     avantageuse.    Cependant,     concaremment     avec l'incorporation de soufre     à,    la, masse de  moulage, on peut aussi asperger on badigeon  ner la surface     intérieure    du moule avec une  solution concentrée d'acide borique pendant  ou après la prise.  



  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 réa  liser une économie considérable de ces ma  tières.  



  Voici, à titre d'exemple non limitatif, un  mélange qui a été reconnu propre à l'applica  tion du procédé de     l'invention:     Sable     siliceux,    par exemple sable     quart-          zeux:    140 parties en poids: ciment (ciment,  Portland artificiel de bonne qualité): 12 par  ties en poids; soufre (en fleur) : 4     parties    en  poids; fluorure d'ammonium: 0,25     parties    en  poids: eau: 6     parties    en poids.  



  L'eau peut être ajoutée au sable avant,  pendant ou après le mélange avec les     mitres          matières.    Dans     certains    cas, on peut utiliser    aussi un sable siliceux     contenant    déjà. 1-a  quantité     d'eau        nécessaire    sous forme d'humi  dité     naturelle.  

Claims (1)

1. REVENDICATION Procédé de fabrication de moules pour la coulée du magnésium et d'alliages -de magné sium, caractérisé en ce que l'on constitue les moules au moyen d'un mélange de sable, de liant; hydraulique et d'eau en proportion telle que la, masse présente, d'une part, une cohé sion suffisante pour se prêter à, la eonstitu- lion de moules, mais qu'elle présente, d'autre part, après la, prie du liant, une perméabilité suffisante aux gaz et aux vapeurs, mélange a iiquel est incorporé, au moins dans la partie d,@;

   stinée #à. constituer la "couche modèle" des moules. du soufre à l'état finement divisé. SOUS-REVENDICATIONS 1 Procédé suivant la revendication, caracté risé en ce que le liant hydraulique est constitué par du ciment. _' Procédé suivant la revendication et la sous-revendication 1, caractérisé en ce que la proportion de soufre incorporé au mé lange de sable, de ciment et d'eau -est com prise entre 1 et 6, ô du poids de sable.

   3 Procédé suivant la revendication et les sous-revendications 1 et \_?, caractérisé en ce que l'on mélange à. la, masse de mou lage comprenant du sable, du ciment, de l'eau et du soufre, du fluorure d'ammo nium en proportion comprise entre<B>0,10</B> et 0,30% du poids de sable contenu dans la masse.

   4 Procédé suivant la revendication, caracté risé en ce que l'on applique sur la surface interne du moule pendant la prise de la masse de moulage, une mines couche de fluorure d'ammonium en l'aspergeant avec une solution concentrée de ce produit. 5 Procédé suivant la revendication, caracté risée en ce que l'on applique sur la sur face interne du moule, pendant la prise de la masse de moulage, une mince couche d'acide borique, en l'aspergeant avec une solution concentrée de ce produit.

   6 Procédé suivant la revendication, caracté risée en, ce que l'on applique sur la sur face interne du moule, après la prise de la masse,de moulage, une mince couche de fluorure d'ammonium, en l'aspergeant avec une solution concentrée de ce pro Iduit.

   7 Procédé suivant la revendication, caracté risé en ce que l'on applique sur la sur- face interne,du moule, après la prise de la masse de moulage, une mince couche d'acide borique en l'aspergeant avec une solution concentrée,de ce produit.

   8 Procédé suivant la revendication, caracté- risé en ce que l'on badigeonne la surface interne @du moule pendant la prisse de la masse de moulage, avec une solution de fluorure d'ammonium. 9 Procédé suivant la revendication, caracté risé en ce que l'on badigeonne la surface interne du moule pendant la prise de la masse de moulage, avec une solution ,d'acide borique.

   10 Procédé suivant la revendication, caracté risé en ce que l'on badigeonne la surface interne du moule, après la prise de la masse de moulage, avec une solution de. fluorure d'ammonium. 11 Procédé suivant la revendication, caracté risé en ce que l'on badigeonne la surface interne du moule, après la prise de la masse de moulage, avec une solution d'acide borique.