CH275202A - Procédé pour la confection de moules et de noyaux pour la coulée des métaux. - Google Patents

Description

  Procédé pour la confection de moules et de noyaux pour la coulée des métaux.    La présente invention est relative<B>à</B> la  confection de moules et de noyaux destinés  <B>à</B> la coulée des métaux, par exemple des  alliages métalliques. Elle permet de préparer  des moules ayant des propriétés avantageuses  et exigeant notamment moins de parachève  ment<B>à</B> cause d'une plus grande régularité de  la surface     etd'une    plus grande précision des  dimensions.  



  Pour la -confection des moules, on emploie  généralement un sable spécial, appelé sable de  fonderie, qui peut contenir une certaine  quantité d'argile ou de craie. On utilise égale  ment de la silice en poudre, des silicates m<B>'</B>     i-          néraux    ou des matières analogues. On mé  lange     cet    agrégat avec de l'eau additionnée  d'une quantité plus ou moins importante  d'un faible agent liant, de manière que le  sable     eonserve    sa forme pendant le séchage.  Le moule achevé doit, d'une     l5art,    être assez  résistant pour empêcher la percée du métal  et, d'autre part, avoir une porosité suffisante  pour permettre l'échappement des gaz qui se  dégagent pendant la coulée.  



  On sait que la confection des moules exige  une     main-d'#uvre    spécialisée et que cepen  dant les moules présentent ordinairement de  nombreux défauts. La dureté des moules va  rie d'un point<B>à</B> l'autre; la surface des moules  est plus ou moins rugueuse; le retrait au     sé-          cha-ge    ne peut pas être déterminé exactement,  de sorte que les dimensions des pièces moulées  ne sont     qu'âpproximatîve#.    En outre, l'humi-         dité    restant dans un moule imparfaitement  séché provoque des défauts, par suite de la  vaporisation de Veau pendant la coulée du  métal, surtout quand il s'agit de magnésium..

    Enfin, quand on traite des métaux fondant  <B>à</B> température élevée, la matière du moule  qui n'est pas assez réfractaire se     fritte    au  contact du métal et forme<B>à</B> la surface<B>-de</B>  celui-ci une croûte dure qu'il est -difficile d'en  lever par la suite.  



  Le procédé selon la présente invention,  pour la confection de moules et de noyaux  destinés<B>à</B> la coulée des métaux, est     Qaraetkris6     en ce que l'on prépare une masse plastique  renfermant un agrégat minéral,     Lm    liant com  prenant les produits d'hydrolyse au moins  partielle d'un silicate organique et un     régu-_          lateur    de prise, et en ce que l'on constitue<B>à</B>  l'aide de cette masse au moins la partie du  moule ou du noyau destinée<B>à</B> venir en -con  tact avec le métal. La formation du moule  ou du     noya-Li    peut s'effectuer en tassant la  masse plastique autour du modèle ou dans un  moule soit<B>à</B> la main, soit<B>à</B> l'aide de procédés  mécaniques.

   Le moule ou le noyau peut, après  séchage, être chauffé dans le -but de -durcir  le liant, par exemple jusqu'à transformation  des composés siliciques en silice anhydre.  



  L'invention comprend également un moule  obtenu par le procédé ci-dessus.  



  Des recherches récentes ont, en effet, mon  tré que les produits     -dhydrolyse    des silicates  organiques     (tétraalcoyloxy-        ç)-q    aryloxysili-      canes) fournissent des liants liquides dont la  prise peut être facilement réglée et permet  tent d'obtenir des moules ou noyaux possé  dant les propriétés désirées.  



  La présente invention est, de préférence,  réalisée en mélangeant un agrégat     réfîrac-          taire    du type habituel avec un liant liquide  contenant un silicate organique et de l'eau  en quantité plus que     monoincyléculaire,    mais  lion supérieure<B>à</B> quatre molécules d'eau pour  une     -dester,    auquel on -ajoute, un régulateur de  prise.  



  Comme régulateur de prise, on peut se  servir d'un des agents usuels pour l'hydro  lyse des esters     siliciques    tels que, par exem  <B>ple</B> l'acide chlorhydrique, la chaux ou la ma  gnésie; dans     cecas,    l'hydrolyse sera générale  ment complète, c'est-à-dire aboutira<B>à</B> la forma  tion de silice, hydratée. Il est cependant     préféra-          b#le        d#emp1oyer    comme régulateur de prise des  agents favorisant la condensation des produits  d'hydrolyse tels que la     pipéridine;    on obtient  ainsi     ungel    plus ferme constitué par un pro  duit polymérisé.  



  Le régulateur de prise peut être ajouté<B>à</B>  l'agrégat réfractaire, le liquide liant étant,       par,exemple,    un     tri-alcoyloxy-silicanol    et l'eau  supplémentaire -se trouvant avec l'agrégat et  le régulateur de prise. On peut aussi ajouter  l'eau et le régulateur de prise au liant avant  de     mélangéercelui-ci    avec l'agrégat réfractaire.  



  La quantité d'eau nécessaire pour la     trans-          farmation    complète d'un silicate organique en  silice est de quatre molécules pour une molé  cule d'ester. On peut réduire cette quantité  et n'employer, par exemple, que deux     malé-          cules    d'eau pour une     -dester.    L'ester partiel  lement hydrolysé peut, après prise et séchage  du     mou-le,    être décomposé par la chaleur sans       que,celui-ci    subisse -ni retrait ni autres chan  gements de dimensions.  



  Une fois le moulage achevé et la prise  faite, il est avantageux de chauffer le moule       pourdurcir    le liant; on peut pousser     lechauf-          fage        jusqu%   <B>700</B> et<B>10001</B>     C    dans le but de  transformer le liant en silice anhydre. Dans  tous les cas, on ne retire pas le modèle avant  la prise     du    liant.    La teneur en composés     silieiques    (lu liant,  exprimée en silice, peut varier entre<B>9</B> et  <B>33</B> 'Vo. En modifiant la teneur en silice et la  nature des silicates utilisés, on peut obtenir  une masse poreuse ayant la cohésion et la  résistance voulues.  



  On peut régler la porosité par des moyens  connus, mais celle-ci est d'ordinaire mainte  nue dans des limites telles qu'elle permette  -uniquement le passage des gaz formés pen  dant la coulée du métal.  



  Les moules obtenus conformément<B>à</B> l'in  vention peuvent être constitués par<B>de</B> la silice  pure ou des silicates minéraux liés par de la  silice pure; dans ce cas, ils sont très réfrac  taires et possèdent -une grande résistance mé  canique et un     coefficientde    dilatation     exfflsi-          vement    faible.  



  Il est maintenant décrit     ci,dessous    un  exemple particulier de réalisation de l'inven  tion.  



  La pièce<B>à</B> couler possède un plan de sy  métrie, de sorte que le moule peut être ouvert       suivant,ce    plan.  



  On commence alors par confectionner un  modèle<B>à</B> surfaces soigneusement parache  vées, en tenant -compte du retrait particulier,  au métal et<B>à</B> la matière du moule.  



  D'autre part, on confectionne un faux       demi-moule    en plâtre, en pâte<B>à</B> mouler ou  en une autre matière convenable. On enduit  les surfaces     -du        modèleet    du     demi-moule    avec  une substance facilitant la séparation des  pièces, comme par exemple une solution de  vaseline ou de -cire d'abeille dans     du    tétra  chlorure de -carbone.  



  On met le tout -dans un châssis de dimen  sions suffisantes pour     que    le moule ait l'épais  seur voulue. Pour les accessoires -du moule  tels que les entonnoirs, jets de coulée, évents,       etc.,    on emploie de la pâte<B>à</B> mouler ou de  la cire.  



  On moule ensuite avec le mélange préparé  comme il est expliqué plus loin. La prise est  terminée après une demi-heure. On retire les  parois du châssis, puis on enlève le modèle et  le     demi-moule    en plâtre,<B>On</B> laisse alors sécher i      le     demi-moule    réfractaire pendant une     demi-          heure.    On enduit sa surface et celle du mo  dèle comme on l'a fait précédemment, on re  met le modèle et<B>le</B>     demi-moule    dans le châssis  et on moule     la,deuxième    partie du moule<B>de</B>  la même façon que la première.  



  On enlève le châssis et le modèle, on laisse  sécher pendant huit heures<B>à</B> la température  ambiante et on cuit le moule en chauffant  assez lentement pour que la température vou  lue ne soit pas atteinte en moins     #d'une    heure".  



  Il arrive parfois que le modèle ne corres  ponde qu'à une, moitié de la pièce symétrique.  Dans ce cas, on place le,     demi-modèle    sur une  surface plane, en verré par exemple, et on  prépare les deux     demi-moules    avec -ce     demi-          modèle    placé dans un -châssis.  



  On prépare la matière de moulage comme  suit:  L'agrégat réfractaire correspond<B>à</B> la com  position     granulométrique    suivante, déterminée  aux tamis     BSS        (British    Standard     Sieves):

       
EMI0003.0015     
  
    Sillimanite <SEP> passant <SEP> au <SEP> tamis <SEP> <B>30</B>
<tb>  Sillimanite <SEP> refusée <SEP> au <SEP> tamis <SEP> <B>80 <SEP> 897</B>
<tb>  Sillimanite <SEP> refusée <SEP> au <SEP> tamis <SEP> <B>100 <SEP> 1318 <SEP> g</B>
<tb>  Sillimanite <SEP> refusée <SEP> au <SEP> tamis <SEP> 200 <SEP> <B>360 <SEP> g</B>
<tb>  Sillimanite <SEP> refusée <SEP> au <SEP> tamis <SEP> <B>300 <SEP> 366 <SEP> g</B>
<tb>  Régulateur <SEP> de <SEP> prise <SEP> <B>5 <SEP> g</B>       S'il s'agit d'un moulage<B>à</B> faire<B>à</B> la main,  on mélange convenablement les produits<B>à</B> sec  et on ajoute<B>650</B> centimètres cubes de liant  liquide. Celui-ci petit avantageusement être  un ester     silicique    hydrolysé     du    type décrit  dans le brevet suisse<B>NI, 273388.</B>  



  <B>Il</B> en résulte une masse ayant la consis  tance d'un sable de fonderie que l'on place  dans le châssis en damant énergiquement; elle  peut être soumise<B>à</B> des vibrations pendant  quelques minutes.  



  Si on     envisage,de   <B>f</B>aire le moulage par des  moyens mécaniques, on prend le même agré  gat que ci-dessus, mais on n'ajoute que 450  centimètres cubes de liant. La pression de  moulage est de l'ordre -de 14<B>à 70</B>     kg/cm.     



  Si on veut augmenter la résistance et la  dureté superficielle<B>du</B> moule, on imprégnera    celui-ci avec le liant liquide et on le cuira  après séchage. On peut répéter le traitement  s'il<B>y</B> a lieu.  



  On peut aussi renforcer le moule en ajou  tant au mélange des matières convenables,  telles que des toiles en fibres de verre ou en  amiante. Pour éviter la formation de plans de  clivage, on aura soin d'imprégner ces toiles  réfractaires avec une suspension dans le liant  de l'agrégat réfractaire finement pulvérisé.  



  Quand les moules sont de très grandes di  mensions, on peut employer pour la plus  grande partie de ceux-ci du sable, de l'argile  ou une autre matière peu -coûteuse. Dans ce  cas, on     connnence    par tasser sur le modèle       une,couehe    de<B>25</B> mm au moins constituée par  une masse obtenue -comme indiqué plus haut.  Le reste du moule est ensuite confectionné ait  moyen<B>de</B> sable suivant la technique habi  tuelle.  



  Si on veut     que    la surface du moule soit  parfaitement polie, on prendra un agrégat  passant     ait    travers d'un tamis très fin.  



  On peut aussi confectionner le moule par  la     méthodedite    en cire perdue. Dans ce cas,  le modèle doit être en une substance qui peut  être fondue et coulée une fois le moule achevé.  Le silicate organique<B>à</B> employer -doit alors  avoir une<B>f</B>aible teneur en silice, afin que le<B>-</B>  liant ne soit pas trop dur et que le moule  puisse être facilement brisé après la coulée du  métal.  



  On peut faire le moule en plusieurs pièces,  celles-ci se plaçant dans des châssis assemblés  par -des clavettes. Le silicate qui convient pour  ce genre -de travail doit former un liant dur et  résistant: on renforcera le moule au moyen  de fils, -de baguettes ou de toiles réfractaires  en amiante ou en fibre de verre.  



  La préparation des noyaux pour la -coulée  des métaux peut s'effectuer suivant la tech  nique décrite plus haut pour la confection  des moules. Toutefois, comme on doit pouvoir  désagréger le noyau     f        acilement,    on prendra -un  liant donnant un noyau aussi tendre que pos  sible; on a trouvé qu'un liquide contenant de  <B>10 à 15</B>     1/o    de silice convient     pourcet    usage,      La présente invention permet de     coidec-          tionner    des moules pouvant servir pour un  grand nombre de coulées.  



  D'autre part, quand il s'agit de la coulée  de métaux fondant<B>à</B> des températures peu  élevées, on peut remplacer les poudres réfrac  taires par des substances convenables,     tel-les     que le plâtre,     l'oxychlorure    de magnésium ou  le ciment fondu. Dans ce -cas, il est indiqué de  recouvrir le moule -d'une couche d'une suspen  sion de ces -substances dans le liant, comme  il a été décrit plus haut. Cette couche sera  renouvelée quand la nécessité     Wen    fera sentir.

Claims (1)

1. REVE NDICATIONS: I. Procédé pour la -confection de moules et de noyaux pour la coulée des métaux, ca ractérisé en ce qu'on prépare une masse plas# tique renfermant un agrégat minéral, un liant comprenant les produits de l'hydrolyse au mains partielle d'un silicate organique et un régulateur de prise, et en #ce que l'on consti tue<B>à</B> l'aide de cette masse au moins la partie du moule ou -du noyau destinée<B>à</B> venir en contact avec le métal. II. Moule pour la -coulée de métaux, ob tenu par le procédé suivant la revendication I.

   SOUS-REVENDICATIONS: <B>1.</B> Procédé suivant la revendication<B>1,</B> ca ractérisé en ce que le moule ou noyau est sou mis<B>à</B> une cuisson. 2. Procédé suivant la revendication I, ea- ractérisé par le fait que le liant contient les produits de l'hydrolyse d'un silicate organique par une quantité d'eau plus que monomolé- oulaire. <B>3.</B> Procédé suivant la sous-revendication 2,

   caractérisé en ce que le liant contient les pro duits de l'hydrolyse d'un silicate organique par une quantité -d'eau non supérieure<B>à</B> 4 molécules par molécule d'ester et en ce que ledit régulateur de prise est un agent favo risant la polymérisation desdits produits #d'hy- drolyse. 4. Procédé suivant la revendication<B>1,</B> ca ractérisé en ce que l'on prépare ladite masse en mélangeant un agrégat minéral, un silicate organique, de l'eau et un agent hydrolysant, comme régulateur de prise. <B>5.</B> Procédé suivant la sous-revendkation 4, caractérisé en ce que ledit agent hydrolysant est -de l'acide chlorhydrique.

   <B>6.</B> Procédé suivant la revendication I, ca ractérisé par le fait qu'après prise et séchage, le moule ou le noyau -est chauffé<B>à</B> une tem pérature suffisante pour durcir le liant. <B>7.</B> Procédé suivant la sous-revendication <B>6,</B> caractérisé par le fait que le moule ou le noya-Li est chauffé<B>à</B> une température suffi sante Pour transformer les composés siliciques du liant en silice anhydre. <B>6.</B> Moule suivant la revendication II, ca ractérisé en -ce qu'il est. constitué partielle ment seulement par la matière résultant,de la solidification -de ladite masse.