Procédé de fabrication d'un moule de coulée et moule obtenu par ce procédé. La présente invention est relative, d'une fa#,on générale,<B>à</B> la technique. du moulage et elle vise, en particulier, le revêtement des surfaces de coulée de moules réfractaires.
Bien que la forme dexécution particu lière de l'invention que l'on va décrire ci- après en se référant au dessin annexé soit re lative au revêtement des surfaces<B>de</B> coulé-, de moules réfractaires servant<B>à</B> couler des <B>obj</B>ets en alliages et métaux<B>à</B> point de f usion élevé, il est entend-Li que l'invention n'est pas limitée<B>à</B> ce type de moule ou<B>à</B> cette appli- eation.
lAin des buts de l'invention consiste<B>à,</B> prévoir, pour les surfaces ide coulée de moules réfractaires, un revêtement dont la surface est très lisse et présentant une résistance mé canique relativement grande et une résistance notable<B>à</B> l'action de l'eau.
<B>A</B> cet effet, la présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un moule de coulée,<B>à</B> paroi intérieure lisse et résistante, caractérisé en ce qu'il consiste<B>à</B> revêtir un noyau approprié d'une pâte composée de fines particules de matière réfractaire et d'un liant liquide,<B>à</B> projeter sur ce revête ment pâteux des particules grossières de ma- fière réfractaire et<B>à</B> couler, autour du noyau ainsi revêtu, une pâte réfractaire destinée<B>à</B> former le corps du moule.
Elle vise également un moule fabriqué par le procédé selon la revendication<B>1,</B> ca ractérisé par un revêtement intérieur réfrac- taire<B>à</B> surface lisse et résistante qi.-Li est lié au corps du moule par l'intermédiaire d'une couche composée de particules de matière ré fractaire plus grosses que les particules cons tituant ledit revêtement lisse.
Le dessin annexé illustre,<B>à</B> titre d'exem ple, le procédé selon l'invention et représente une forme d'exécution du moule.
La fig. <B>1</B> est une vue schématique d'un modèle de forme simple<B>à</B> couler.
La fig. 2 est une vue analogue<B>à</B> la fig. <B>1,</B> représentant le modèle muni d'un entonnoir de coulée et représentant également, appliqué sur le modèle, le revêtement servant<B>à</B> obte nir une surface de coulée polie sur le corps <B>du</B> moule.
La fig. <B>3</B> est une vue analogue<B>à</B> la fig. représentant, appliquée sur le modèle enduit-, la matière servant<B>à</B> fixer le revêtement sur le corps du moule.
La fig. 4 est une coupe partielle,<B>à</B> grande échelle, faite suivant la ligne 4-4 de la fig. 2.
La fig. <B>5</B> est une coupe analogue faite sui vant la ligne<B>5-5</B> de la fig. <B>3.</B>
La fig. <B>6</B> est une coupe schématique re présentant la façon suivant laquelle le moule réfractaire est formé autour du modèle.
La. fig. <B>7</B> est une coupe partielle,<B>à</B> grande échelle, suivant la ligne<B>7-7</B> de la fig. <B>6.</B> La fi-.<B>8</B> est une coupe du moule réfrac- b taire complet après enlèvement du modèle. La fig. <B>9</B> est une coupe partielle,<B>à</B> grande échelle, suivant la ligne<B>9-9</B> de la fig. <B>8.</B>
On voit au dessin un modèle<B>10</B> d'un objet <B>à</B> couler. Bien que ce modèle<B>10</B> soit repré senté comme -comportant un corps cylindri que<B>11,</B> muni à la base d'une joue 12, il doit être bien entendu que la. forme du modèle varie suivant l'objet<B>à</B> couler et que le mo dèle représenté dans le dessin est de forme simplifiée et donné<B>à</B> titred'exemple. Il peut avoir, par exemple, la forme nécessaire pour couler des aubes de turbines, ou bien pour couler des pièces dentaires ou d'autres objets.
Le modèle<B>10</B> est, de préférence, en une matière<B>à</B> bas point de fusion, telle que de la cire ou l'une quelconque des autres matières destructibles bien connues dans cette techni- que. Le modèle peut être coulé par refoule ment ou sa-Lis pression, de façon connue, afin -de reproduire exactement l'objet désiré en ce qui concerne ses dimensions et sa configu ration ainsi que tous les détails fins.
Après avoir fait le modèle de la fig. 1, on fixe sur lui une tubulure de coulée l'a -comportant<B>à</B> son extrémité externe une cou pelle de coulée 14. Les pièces l'O' et 14 sont en une matière<B>à</B> bas point de fusion, de pré férence analogue<B>à</B> celle du modèle<B>10.</B>
On enduit a-lors le modèle<B>10</B> de la fig. <B>2,</B> de même quie les pièces<B>13</B> et 14 fixées sur lui, de la matière de revêtement qui doit constituer la surface de coulée du moule ré fractaire. Cette matière de revêtement,, sui vant une forme préférée, est préparée en mé langeant une quantité appropriée d'une ma tière réfractaire fine-ment broyée avec un liant et une matière formant une pellicule qui durcit par séchage<B>à</B> l'air. Comme matière réfractaire, on utilise, de préférence, de la silice finement broyée, par exemple<B>à</B> la di mension d'environ<B>76</B> microns ou même plus fine.
L'utilisation de matière réfractaire fine ment broyée donne un revêtement lisse for mant ensuite une pièce coulée dont la surface est très polie et présentant le maximum de détails que présente le modèle lui-même. On peut utiliser d'autres matières réfractaires, telles que dit quartz fondu, de l'alumine fondue, de la zircone, de l'oxyde de 7ircone, de la mullite, de la magnésie fondue, etc.
Afin d'obtenir un revêtement qui ait le degré de flexibilité désiré, on utilise, de pré férence, de la glycérine dans le mélange ré fractaire servant<B>à</B> faire le premier revête ment. Etant donné sa nature hygroscopique, elle -empêche le revêtement de sécher rapide ment et, ensuite, elle empêche ce revêtement de se craqueler et de s'écailler.
La meilleure proportion de ce constituant varie entre<B>0</B> et environ 20% de la teneur en liquide du mé- lange.
On ajoute, de préférence, au mélange du silicate de sodium ou verre soluble comme agent de liaison pour le constituant réfrac taire du revêtement. On utilise, de préfé rence, ce liant en quantité suffisante pour donner de la résistance au mélange réfrac taire,<B>à</B> la fois<B>ù</B> l'état sec et<B>à</B> l'état cuit, avant de recevoir Falliage ou le inétal fondu. Bien qu'il ne soit pas indiqué d'utiliser une quantité excessive de silicate de sodium dans le revêtement, cette substance doit constituer au moins environ<B>10%</B> et, de préférence, de <B>10 à</B> environ 40 % du constituant liquide. On peut utiliser d'autres liants que le silicate de sodium dans le mélange réfractaire pour for mer le premier revêtement, comme on le verra plus -loin.
On ajoute, de préférence, au mélange, de l'acide chlorhydrique comme agent aidant<B>à</B> faire prise ou formant une gelée pour le liant. Il réagit avec le silicate de sodium poar donner un gel hydraté d'acide silicique. On peut utiliser dautres acides, tels que les acides sulfurique, phosphorique, lactiqae, etc. La présence d'une petite quantité d'acide est très favorable.
La quantité d'acide peut va rier de<B>0 à</B> environ<B>25</B> 1/o de la teneur en liquide du mélange réfractaire qui farine le premier revêtement.<B>Il</B> est préférable d'évi ter une teneur en acide plus élevée, car elle peut donner lieu<B>à</B> la formation instantanée d'un gel qui provoque la formation de grii- meaux dans la composition réfractaire, for mant ainsi un revêtement ne donnant pas sa tisfaction. En vite d'assurer un effet de liaison sup plémentaire, rendant le revêtement plus ro buste et plus résistant<B>à</B> l'eau<B>-</B> et égale ment un peut plus dur<B>-,</B> il est préférable d'ajouter au mélange réfractaire de Falginate d'ammonium.
Le pourcentage de ce consti tuant peut varier beaucoup suivant les earac- téristiques particulières que Pon désire doit- ner au premier revêtement. La teneur en algi- en nate d'ammonium peut varier de<B>1- à</B> environ 101/o du poids total du mélange.
Cette ma tière sert<B>de</B> liant en formant une pellicule <B>à</B> basse température et donne<B>à</B> la composi tion de revêtement les caractéristiques avan tageuses indiquées plus lia-Lit. On peut -utiliser des matières analogmes comprises dans la classe de Falgine, de l'alginate de sodium et autres alginates solubles dans l'eau.
L'alo-ine et les alginates forment une -Pelli- cale dure et tenace en séchant<B>à</B> partir de la solution. Les solutions des matières de ee (Yenre peuvent être mises sous forme de gelée par addition d'acides,<B>de</B> sels et de solvants org.aniques.
En vue d'obtenir un revêtement lisse sur le modèle -tu moyen du mélange réfractaire, on utilise, de préférence, dans le mélange un agent de mouillage, tel que le Wetanol , un agent mouillant du type sullonate de sodium qui peut être remplacé par tout autre agent mouillant abaissant suffisamment la tension superficielle. La proportion de cette substance peut varier de<B>0,01 à</B> environ<B>1,0</B> I/o du poids total. Si l'on utilise trop d'agent de mouillage, il petit se former des bulles dans la composi tion de revêtement, ce qui donne lieu<B>à,</B> des pièees coulées rugueuses et doit donc être évité.
<B>De</B> manière<B>à</B> réduire au minimum la for- ination de bulles dans le iïiélan-,e et dans le revêtement appliqué sur le modèle, on utilise, de préférence, dans le mélange un agent ein- pêchant la formation de mousse. L'alcool octy- lique est un agent approprié de ce genre, mais on petit en utiliser d'autres. lie pour centage de cet ingrédient peut varier de<B>0,01</B> <B>à</B> environ<B>0,10</B> %.
Une composition typique convenant comme mélange de revêtement réfractaire est la sui vante:
EMI0003.0031
<B>290</B> <SEP> em3 <SEP> eau
<tb> 45 <SEP> <B> </B> <SEP> glycérine
<tb> <B>90 <SEP> </B> <SEP> verre <SEP> soluble
<tb> <B>65 <SEP> </B> <SEP> acide <SEP> chlorhydrique <SEP> (4,42 <SEP> '/o <SEP> en
<tb> poids)
<tb> <B>15 <SEP> </B> <SEP> solution <SEP> d'alginate <SEP> d'ammonium
<tb> <B>à <SEP> 6</B> <SEP> '/o
<tb> <B>0,3 <SEP> </B> <SEP> alcool <SEP> octylique
<tb> <B>7,5 <SEP> </B> <SEP> dun <SEP> agent <SEP> de <SEP> mouillage
<tb> 1,04 <SEP> <B>kg</B> <SEP> flint <SEP> de <SEP> poterie.
Une autre composition. convenant comme mélange de revêtement réfractaire est la sui vante:
EMI0003.0032
<B>9-90 <SEP> CM3</B> <SEP> eau
<tb> 45 <SEP> <B> </B> <SEP> glycérine
<tb> <B>180 <SEP> </B> <SEP> verre <SEP> soluble
<tb> <B>15 <SEP> </B> <SEP> solution <SEP> #d'alginate <SEP> d'ammonium
<tb> <B>à <SEP> 6</B> <SEP> (Vo
<tb> <B>0,3 <SEP> </B> <SEP> alcool <SEP> octylique
<tb> <B>7,5 <SEP> </B> <SEP> solution <SEP> de <SEP> wétanol <SEP> <B>à <SEP> 7,5</B> <SEP> Vo
<tb> 2,4 <SEP> <B>kg <SEP> f</B> <SEP> lint <SEP> de <SEP> poterie.
Une autre composition encore est la sui vante:
EMI0003.0033
<B><U>990</U></B> <SEP> CM3 <SEP> eau
<tb> 45 <SEP> <B> </B> <SEP> glycérine
<tb> <B>90 <SEP> </B> <SEP> verre <SEP> soluble
<tb> <B>65 <SEP> </B> <SEP> acide <SEP> chlorhydrique <SEP> (4,42 <SEP> '/o <SEP> en
<tb> poids)
<tb> <B>0,3 <SEP> </B> <SEP> alcool <SEP> octylique
<tb> <B>7,5 <SEP> </B> <SEP> wétanol <SEP> <B>à <SEP> 7,5</B> <SEP> Vo
<tb> <B><U>2,3</U> <SEP> kg</B> <SEP> flint <SEP> de <SEP> poterie. En se reportant, par exemple,<B>à</B> la pre mière composition<B>de</B> revêtement indiquée ci- dessus, on petit appeler cette composition le premier revêtement.
Une fois que -les consti tuants ont été mélangés et intimement ma laxés, on enduit complètement le modèle<B>10</B> avec cette matière, comme cela est représenté, par exemple, en<B>15 à</B> la fi,-. 2. On enduit le modèle, de préférence, en le plongeant -dans la solution de revêtement, Ceci est plus rapide que de pulvériser le revêtement sur le modèle.
L'immersion assure également un revêtement plus uniforme et plus lisse sur toutes les sur- faces dit modèle.<B>Il</B> est entendu cependant, au moins<B>à</B> certains points de vue, que l'inveii- tion n'est pas limitée<B>à</B> cette manière particu lière d'application du revêtement<B>15</B> sur le modèle et qu'elle couvre le premier revête ment en lui-même, quel que soit son mode ,d'application, par immersion, par pulvérisa tion, par application au couteau, par pein ture sur le modèle ou de toute autre façon.
Une fois que<B>le</B> modèle<B>10</B> a été complète ment enduit au moyen du premier revêtement <B>15</B> et pendant quecelui-ci est encore humide, on recouvre soigneusement sa surface, par exemple en<B>y</B> projetant de la matière réfrac taire (de préférence de la silice) sous forme de particules plus grosses, par exemple d'en viron<B>150 à 300</B> mierons. <B>On</B> peut évideni- ment utiliser d'autres matières réfractaires, telles que celles -dont il a été fait mention en décrivant la -composition du revêtement<B>15.</B> On voit en<B>16</B> la couche de particules réfrac taires pl-Lis grosses recouvrant,
le revêtement <B>15.</B> On appellera sablage la projection sur le modèle humide des particules réfractaires plus grosses. Après que le modèle humide a été bien sablé , on enlève par secotiage les particules réfractaires plus grosses en excès et on laisse sécher le modèle qui a été immergé et sablé. Les particules réfractaires plus grosses<B>16,</B> appliquées sur la surface de revêtement<B>15,</B> pénètrent dans celui-ci sui vant des épaisseurs variables et sont ainsi fixées effectivement en place.
Après avoir fait prise<B>à</B> l'air sur le mo dèle immergé et sablé, le premier revêtement présente alors une surface extérieure ru gueuse, produite par la fixation et le séehage sur sa surface des particules réfractaires plus grosses. Cette surface rugmeuse se réunit, en s'accrochant, avec la deuxième composition formant le corps du moule, en fixant ou an crant effectivement le revêtement en place. En outre, l'opération de sablage aide<B>à</B> fixer le revêtement<B>15</B> en place, en empêchant eelai-ei de s'écouler le long de<B>la</B> surface du modèle, par exemple<B>à</B> partir des points élevés de celui#ci.
On a trouvé qu'il était bon, dans certains cas, d'avoir un premier revêtement plus lourd pour obtenir certains types de pièces coulées. Ceci petit se faire sur une échelle industrielle en plongeant et en sablant le modèle de,3- truetible comme ci-dessus, en laissant le ino- dèle qui a été immeré et sablé sécher<B>à</B> l'air et ensuite en répétant l'opération d'im mersion et, de sablage , de manière<B>à</B> aug- nienter l'épaisseur da premier revêtement Jus qu'à la valeur désirée.
L'application dit revêtement extérieur<B>16</B> en particules réfractaires plus grosses tend<B>à</B> empêcher que le premier revêtement se cra quelle ou se fisstire lorsqn'il fait prise ou sèche, la couche du premier revêtement, res tant en contact avec le modèle étant sensible- nient, plus mince que lorsqu'elle a été appli quée initialement du fait qtie sa partie exté rieure est pénétrée par les particules plus grosses de la couche extérieure<B>16</B> et ne petit pl-Lis être considérée comme faisant partie de la couche proprement dite du premier revête ment.
Ceci présente également l'avantage de tendre<B>à</B> supprimer ou<B>à</B> réduire toute diffé rence dans la dilatation du premier revête ment par rapport<B>à</B> la matière de revêtement constituant le corps du moule dont il va maintenant être question.
Une fois que le modèle a été enduit et sablé et que le revêtement a séché, on fait un moule en matière réfractaire autour du modèle comprenant la tubulure de coulée<B>13;</B> cette tubulure passe<B>à</B> travers la paroi du moule réfractaire, de fa#oii <B>à</B> permettre<B>à</B> la matière dit modèle de s'échapper et<B>à</B> former une entrée pour le métal fluide. Le moule ré fractaire petit être formé autour du modèle de toute faeon connue appropriée.
La matière de deuxième revêtement formant le corps du moule est indiquée en<B>25 à</B> la fig. <B>6,</B> taudis que le moule réfraetaire complet est indiqué en<B>26 à</B> la. fig. <B>8.</B> Une plaque<B>17</B> est repré sentée comme comportant un revêtement en cire ou autre matière appropriée<B>18</B> sur la quelle la coupelle 14. est fixée de façon appro priée en 20, a-Li moyen de cire ou autrement.
Un manchon de reeouvrement 21, de préfé rence en un alliage résistant<B>à</B> la chaleur, comporte une garniture 22 en amiante et une garniture intérieure en papier<B>23;</B> ce man chon<B>'221</B> est. fixé au moyen de cire sur le re vêtement<B>18,</B> en 24.
La matière servant<B>à</B> faire le corps du moule<B>26</B> peut être, de façon générale, une matière réfractaire de remplissage appropriée avec un liant. La matière réfractaire de rem plissage est utilisée sous forme broyée et cela peut être de la silice ou une quelconque des autres matières réfractaires connues dans la technique du moulage. En général, dans ces matières, la plus grande partie de la matière réfractaire de remplissage se présente sous forme de grosses particules dont la dimen sion est plus grande que celle des particules réfractaires<B>16</B> appliquées sur le modèle lors du sablage .
L'utilisation de particules ré fractaires grossières dans la deuxième matière de revêtement servant<B>à</B> faire le corps du moule donne<B>à</B> celui-ci la porosité désirable pour l'échappement de l'air et des gaz lors de la coulée, comme cela est connu deq hommes du métier. Bien que l'on puisse utiliser dans la deuxième matière de revêtement<B>25</B> tous liants appropriés, il est préférable d'utiliser un revêtement comportant un liant formé de silicate de tétraéthyle. On peut naturellement utiliser l'un quelconque des autres liants connus ou convenant pour des matières fractaires de moule.
Le liant de la première matière de revêtement est, de préférence, le même, ou bien il est choisi de façon<B>à</B> s'ac corder avec celui de la deuxième matière de revêtement. Lorsque le moule réfractaire<B>26</B> s'est soli difié ou a fait prise suffisamment, on le sou met<B>à</B> Faction de la chaleur<B>à</B> une tempéra ture qui est environ égale ou légèrement su périeure àcelle du point de fusion de la ma tière (lu modèle; cette matière, lorsqu'elle est fondue, s'échappe par l'ouverture<B>28</B> consti tuée par la tubulure<B>13.</B> Elle laisse ainsi la cavité de coulée<B>27</B> avec le revêtement<B>15</B> poli, robuste et résistant<B>à</B> Peau, la matière réfractaire grossière<B>16</B> fixant le revêtement sur la matière réfractaire du moule.
Lors qu'on forme, le moule<B>26</B> autour du modèle, la matière de revêtement<B>25</B> imprégnée du liant coule entre les interstices de la surface intérieure rugueuse du revêtement. La fixa tion ou ancrage du revêtement<B>15</B> sur le corps <B>23</B> du moule réfractaire<B>26</B> ainsi obtenu em pêche, comme on l'a<B>déjà</B> dit, la séparation du revêtement d'avec le corps du moule et la formation de craquelures ou de ruptures dans le revêtement (avec les défauts qui en résul tent dans la pièce coulée), en particulier lors que le moule est chauffé<B>à</B> une température élevée avant la coulée et qu'on<B>y</B> verse la ma tière fondue,
par exemple un alliage ou un métal<B>à</B> point de fusion élevé.
Le moule<B>26</B> étant terminé, on verse ou on introduit de toute autre façon dans la cavité du moule<B>27</B> du métal ayant les propriétés désirées pour la pièce coulée terminée. Cette pièce, qui peut avoir une grande dureté et être difficile<B>à</B> usiner, a une surface forte ment polie avec des détails fins et ne néces site que peu ou pas<B>de</B> polissage après la cou- lée. Une fois la coulée faite, on peut briser le moule réfractaire<B>26</B> pour permettre l'enlève ment de la pièce coulée.