CH212683A - Procédé de production de pièces de fonte en aluminium ou en alliages d'aluminium. - Google Patents

Description

Procédé de production de pièces de forste en aluminium ou en alliages d'aluminium. La presente inventiön concerne un pro- cedé pour la production de pièces de forste en aluminium ou en alliages, d'aluminium, qui, de preference, ne contiennent pas moins de 50% enrviron d'aluminium, particulière- ment en alliages d'alüminium qui contien- nent du cuivre comme element d'alliage prin- cipal, ou 1'un des elements d'alliage.

L'invention a pour but d'empêcher la défectuosité de porosités ou de retassures dans les pièces de fonderie, en particulier dans des pièces de fonderie de forme compli- quée. Cette défectuosité est connue depuis longtemps, et pour la combattre, an a pro- pose bien des méthodes basees sur la theorie qu'elle est provoquee par la presence de gaz dans 1e bain de fusion et le dégagement de ces gaz lors de la solidification du metal. Une des methodes pour éiminer cet incon- venient coneiste en ce qu'on agite mécanique- ment le metal en fusion dans une atmosphère de nitrogene, de monogyde de carbone, de dioxyde de carbone ou d'un autre gaz exempt d'hydrogene, qui est egalement exempt de va- peur d'eau, alors que la surface du bain de métal est couverte d'un fluide capable de dissoudre des ogydes présents ou formen pen- dant l'agitation. Cette méthode est basée sur la theorie que le plus important facteur est le fait que le metal, fomdu absorbe de l'hy- drogène qui resulte fréquemment de la réduc- tion d'eau par le metal chaud en quantite suf fisante pour compromettre dans une mesure considerable le degazage effectue par l'agita- tion mécanique.

Toutefois, dans certains cm, comme par exemple lors de la forste de tetes de cylindres ä nervures pou r des moteurs d'avion, cette agitation mecanique est inadéquate. 0r, an a trouvé que, dans ces cas, pour abtenir un metal completement exempt de porosité et retassures, l'agitation devrait être effectuêe en faisant barboter un gaz ä travers le me- tal fondu tout en protégeant le metal contre 1e contact avec de 1'humidite egcessive. 0n a en outre trouve qu'il n'est pas necessaire d'employer pour cette protection une atmo- sphère de nitrogène ou d'oxyde de earbone, et qu'une atmosphère d'air sec ayant pour le reste une constitution normale est tont aussi efficace, sinon davantage.

Selon le procede de 1'invention, an dégaze le métal fondu en faisant barboter ä travers lui un gaz ne formant pas d'oxyde dans le metal et exempt d'hy drogène, tel que, par exemple, du chlore, Pendant que 1e métal fondu se trouve dans une atmosphere d'air protectrice dopt la teneur en humidité ne de- passe par 2,28 g par m3.

De preférence, la teneur en humidite de l'air ne depassera pas plus de 1,14 g par m@, en particulier lorsque l'alliage contient une quantité sensible de cuivre, par exemple en- viron 2%Ö ou davantage. La teneur en humi- dité admissible de l'air depend principale- ment de la température de coulée et de la composition qualitative et quantitative du métal, la température de coulee dépendant ä son tour grandement de la configuration plus ou moins. compliquée de la pike de forste. Ces facteurs sont largement variables et il a donc AM reconnu qu'une limite superieure de 2,28 g par m' est dann une certaine mesure d'ordre arbitraire. Cela veut dire qu'il ne doit pas être entendu qu'une humidité plus élevée soit toujours fatale et un peu moins d'humidité toujours efficace, mais l'expé- rience a prouvé qu'en général une quantité plus grande que la valeur susindiquée est capable d'etre nuisible et que pour des pièces de fonderie ayant beaucoup de seetions minces et exigeant ainsi une temperature de coulee relativement elevee, la teneur en hu- midité ne doit pas exceder 1,14 g par m3. Le barbotage de gaz à travers le métal fondu a un effet d'entraînement, en ce sens que des inclusions de crasse et analogue sont amenées ä la surface, et si le Passage du gaz à travers le métal fondu est effeetue dans une atmo- sphère d'air sec et continue dans une pareille atmosphere jusqu'ä ce que le métal soit con- venablement pur, an constatera en géneral qu'une quantité suffisante de ga.z a ete en- levee pour permettre d'obtenir des pièces de fonderie qui seront sensiblement exemptes des defectuosites qu'on a cherehe ä éliminer, ce qui peut être prouve par des essais.

Le dégazage du metal fondu peut être ef- fectue dans toute mesure necessaire ou desi- rable au moyen de tont gaz exempt d'hy dro- gene libre et n'en dégageant pas à la tem- pérature de l'operation de dégazage et ne formant pas, d'oxyde, de préference du chlore sec ou un autre halogène.

Le gaz peut eire introduit comme tel ä travers 1e fond ou les cötes du réipient con- tenant le metal fondu, ou ä travers un ou plusieurs tuyaux s'etendant dans celui-ci, ou par decomposition ou volatilisation thermique d'un ou de plusieurs composés. de préférence d'un eomposé contenant nn balogène, immer- ges dann le métal fondu. 0n peut, dans ce but, employer du Chlorure d'aluminium ou de zinc, ou un ménge des deux.

Les autres conditions etant egales, le de- gré néessaire du degazage dann le procede susdérit pour la production de pièces de fonderie sensiblement exemptes de porosites et retrassures dépend grandement de la com- position qualitative et quantitative du mé- tal. Pour un alliage compose de 10% de cuivre, de 1 % de fer et de 2 5 % de magné- sium, le reste etant de l'a'luminium, avec les impuretes usuelles, an procède de manière ef- ficace en faisant passer ä travers le metal fondu une quantite de chlore telle quelle s'èlève, à la Pression atmosphérique, à 0.00084 ä 0,00112 m3 sur environ 0,5 kg de metal. Une methode convenable 'a cet effet est de prélever Tun cylindre ä gaz à haute Pression une quantité de gaz qui, detendue à une Pres sion inferieure convenable, donne la susdite quantité par environ 0,5 kg de métal. Par exemple, pour un bain de métal de 125 kg de 1'alliage susindique ayant dans un bassin une aire de surface libre d'environ 2000 cm@ e1- une profondeur d'environ 32,5 cm, an a trouve qu'une quantite d'environ 0,089 m3 de chlore ä une Pression de 4,2 kg par cm' peut eire prelevee et dkbargee par des perfora- tions prevues dans un tuyau s'etendant dans 1e bain de fusion depuis le haut jusqu'au fond du Bassin, la decharge etant continuee jusqu'à ce que la pression (indiquée par un manomètre du cylindre ä gaz) soit tombee ä 0,7 kg. Cela prend ordinairement environ 12 minutes. 0n a également trouvé que la quantité indiquée peut aussi convenir pour d'autres compositions, par exemple pour un alliage composé de 4 % de cuivre, de 2 % de nickel, de 1,5% de magnésium et le reste d'aluminium avec les impuretés usuelles de fer et de silicium. Dans chaque cas, une quantité avantageuse peut eire déterminée par des essais avec quelques pièces de fon- derie. 0n a trouvé en outre que, pour diffe rentes fournées d'aliage de la même compo- sition, il est quel quefois nécessaire d'augmen- ter la quantite de chlore et que, d'autre Part, il est parfois indiqué d'en réduire la quantité. Des alliages contenant encore moins de cuivre, et meme point du tout, sont dans quel- ques cas enclins ä donner des pièces de fon- derie ayant des porosités et retrassures et lorsqu'on rencontre ce gehre de porosité avec des alliages de ce gehre, ceux-ei profiteront en genéral du traitement susdécrit et dans quel- ques cas qui peuvent faeilement être détermi- nés par l'essai, la quantité de chlore peut en- core être réduite.

Le procédé susddérit peut être mis en Oeuvre, par exemple, comme suit: L'alliage préalablement établi suivant la composition désirée, est amené en fusion et écumé de la manière ordinaire, d'habitude sann moyen de fluxion, et est transfere dans un four de ré- ception ä travers lequel an fait passer un courant d'air sec. Le sechage de Fair peut etre effectue de toute manière convenable, de preférence au moyen d'alumine activée ou d'un autre absorbant efficace d'humidite. Il n'est pas necessaire que le four de reception soit ferme si le volume du courant d'air sec est suffisant pour assurer une protection du métal contre l'air extérieur, qui contient plus que la quantite d'humidité minimum, ainsi qu'il a eté détermine par des expériences avec 1'allliage particulier et d'autres conditions obtenues. Pendant que le méta1 fondu se trouve dans l'atmasphere d'air déshydraté, il est de- gaze en faisantbarboter du chlore ä travers 1e metal fondu, lequel est eleve ä la température de coulee desirée. En général, an a trouvé avantageux de maintenir un air sec au- dessus du métal fondu jusqu'ä ce que celui- ci soit débité pour le faire couler dans les moules. Bien que l'air sec contienne environ 20% d'ogygene et que le métal chaud agite, qui est facilement oxydable, soit par suite constamment balayé par un grand volume d'oxygène libre ou mis en contact avec celui- ci, an a trouvé que l'oxydation résultante n'a pas de consequence indésirable. Ceci est le cas, comme il a été observe, dass l'operation difficile de fondre des têtes. de cylindres de moteurs d'avion établies, avec des nervures de refroidissement, en un alliage d'alumi- nium contenant 10 % de cuivre, 1 % de fer et une petite quantité de magnesium (moins de 1%, par exemple 0,25 % ).

Daus ce cas, la température du métal fondu dass le four de réception etait élevee, apres barbotage du gaz, dune température entre 643 et 676 C ä une température de coulée entre 762' et 816 C en maintenant le courant d'air sec (contenant une teneur d'hu- midite residuelle d'environ 1,14 g par m3) au même volume, de préférence de 3,8 m3 ä 3;92 m3 par minute pour une quautite d'envi- ron 125 kg de mftal ayantune aire de surface libre d'environ 2000 cm2 et une profondeur d'environ 32,5 cm, bien que, pour des buts d'economie, environ seulement un quart du volume indique puisse être employé Pendant qu'on complète 1e rechauffage du métal fondu jusqu'à la température de coulée, si la température désirée n'a pas éte atteinte Pen dant l'operation de dégazage.

Suivant un autre mode efficace pour la misse en #uvre du proedé en question avec l'alliage précite ä 4 % de cuivre, la fusion, 1e degazage ei l'amenage ä. la temperature de coulee sont effectues dans 1e meme four. Avec 136 kg de 1'alliage dans un recipient cylindrique d'un diametre interieur d'envi- ron 42,5 cm et ayant un fond h4mispherique, faire de surface libre du bain de métal est environ de 1465 cm2 et la plus grande pro- fondeur d'environ 50 cm. Avec cette Charge, fair sec est introduit lorsque le metal com- mence ä fondre, moment auquel la tempéra- ture est ä environ 595 C. En maintenant le feu sous le recipient, la température est aug- mentee jusqu'à 760 C. 0n commence alors ä faire passec du chlore ä travers le bain de fusion en faisant passec environ 0,45 ou 0,48 m3 de gaz ä travers le bain pendant en- viron 18 minutes. Pendant cette operation la température du métal fondu peut tumber quelque peu, disons par exemple ä 732 C. Une temperature de 750 C est suffisante pour cet alliage, mais pour tenir compte du refroidissement éventuel entre le four et le moule, la eharge est amenée ä environ 760 ou légèrement davantage, le Passage d'air sec au-dessus du metal etant continué Pendant ce réchauffage. Dans l'opération de dega- zage, 1e chlore employé a eté preleve Tun re- cipient contenant approximativement 0.098m3 de ce gaz ä une Pression de 4,2 kg par cm2 au-dessus de la Pression atmospherique et an a fait barboter le gaz à travers l1e metal fondu jusqu'ä ce que la Pression soit tombée presque jusqu'à la Pression atmospherique.

Claims (1)

1. REVEN DICATION Procédé de production de pieces de fonte en aluminium ou alliages d'aluininium dann lequel le metal est degaze en y faisant barbo- ter un gaz ne formant pas d'oxyde dan s le métal et exempt d'hydrogene, caractérisé en ce qu'on produit le barbotage dudit gaz 5 travers le metal fondu Pendant que celui-ei se trouve dann une atmosphère d'air protec- trice, qui ne contient pas plus de 2.28 g d'hu- midite par m3. SOUS-REVENDICATIONS 1 Procéde suivant la revendication, caracté- rise en ce qu'on emploie du chlore comme gaz ne formant pas d'oxyde et exempt d'hydrogene. Procedé suivant la revendication. caracte- risé en ce que la teneur en humidite de 1'atmosphère protectrice n'excede pas 1.14 g par m3. 3 Procedé su ivant la rev endication et la sous- revendication 2, caracterise en ce que le métal fondu est transfére ä une chambre receptrice, que l'air formant l'atmosphère protectrice est ensuite delivre ä ladite chambre receptrice et que 1e métal fondu, Pendant qu'il se trouve dann cette chambre réceptrice, est alors dégazé en faisant bar- boter le gaz ne formant pas d'oxyde et exempt d'hydrogène à travers ledit mé- tal fondu. 4 Procédé suivant la revendication, caraete- rise en ce que le métal amené en fusion est degazé dass un courant d'air ayant une teneur d'humidite non supérieure ä 2,28 gr par m3, le courant d'air étant réduit en volume apres que 1'on a degaze 1e metal en fusion et Pendant que 1e metal fondu est ehauffe ii une temperature de coulee desiree.