CH335203A - Procédé de moulage de pièces de fonderie - Google Patents
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Description
Procédé de moulage de pièces de fonderie La liaison de grains réfractaires par de la silice colloïdale formée en place à partir de silicates alcalins, intervient dans les procédés connus, soit en fonderie courante, par exemple quand on fait agir le gaz carbonique sur des moules liés au silicate, soit en fonderie de précision en cire perdue dans lesquels la pré cipitation de silice est provoquée par un géli fiant mélangé préalablement à la solution de silicate.
Le précipitation de silice colloïdale peut être obtenue également à partir de silicate d'éthyle mais, quoiqu'on bénéficie dans ce cas d'une grande réfractairité résultant elle-même de l'absence d'oxyde de sodium dans la masse du moule, on n'utilise guère ce produit, vu son prix élevé.
L'emploi des silicates alcalins tel qu'il a été fait jusqu'à présent n'est cependant pas exempt d'inconvénient, les moules pour cire perdue liés par eux ne sont pas homogènes en cohésion, les parties périphériques étant plus dures que le coeur ; leur décochage après mou lage est difficile et surtout les moules subissent des déformations sensibles au cours des traite- tements thermiques faits avant coulée et au cours de la coulée elle-même, de telle sorte que les pièces longues et minces, telles que les aubes de turbines, ne peuvent pas être obtenues avec la précision de forme et de cote nécessaires et il faut consentir pour les obtenir à un rebut considérable.
En fonderie courante, où les déformations de moule ont des conséquences moins graves, on est très gêné par la difficulté des décochages et par l'adhérence de matière du moule aux pièces, qui oblige à des nettoyages coûteux.
La titulaire a déjà pu apporter certaines améliorations dans la fabrication de moules à partir de silicate alcalin par la mise en oeuvre du procédé couvert par le brevet suisse N 302977, procédé suivant lequel la solution de silicate utilisée contient entre 6 et 15 % de silice SiO,, par rapport à l'eau, le rapport entre le nombre de molécules de silice et d'oxyde de sodium
EMI0001.0017
étant compris entre 4 et 6.
Dans ce dernier procédé, on n'évite pas cependant l'inconvénient qui résulte d'une cer taine instabilité des solutions qui deviennent inutilisables 24 heures après leur constitution par suite de précipitation de silice. En outre, le procédé laisse subsister certaines irrégularités de cote dans certaines pièces longues et minces.
La présente invention permet de remédier de façon complète aux défauts qui viennent d'être énumérés tout en conservant le bénéfice du faible prix de revient qu'on atteint par l'usage des silicates alcalins.
L'invention a pour objet un procédé de moulage de pièces de fonderie, dans lequel l'agglomérant des moules est de la silice formée en place à partir de silicates alcalins, caractérisé par la mise en oeuvre de solutions de silicates alcalins qui contiennent entre 200 et 270 g de silice SiO, par litre (18 à 22 % en poids) et dans lesquelles le rapport moléculaire
EMI0002.0003
(M étant le métal alcalin) est compris entre 4,7 et 5,2. On obtient à coup sûr, sans rebut, des pièces de forme régulière, exemptes de défaut de surface, de cotes constantes à quel ques centièmes de millimètre près dans des moules de décochage facile et de cohésion homogène.
De plus, les solutions utilisées ont l'avantage complémentaire, important en fabri cation, d'une stabilité parfaite qui en permet la conservation pendant plusieurs mois.
Dans le présent procédé, le durcissement de la matière du moule s'accomplit suivant le processus chimique usuel par action d'un agent de coagulation ajouté à la solution de liaison avant mise en place, les conditions chimiques à remplir étant connues depuis longtemps et définies par exemple dans le traité de Chimie Minérale de Paul Pascal, tome V, page 474 (1932). Il n'est pas nécessaire qu'après addition de l'agent de coagulation, le liant soit de nature acide et que la quantité d'acide ajouté soit suf fisante pour transformer la totalité de l'alcali du silicate en un sel alcalin. Il suffit de se placer dans le domaine de formation du gel, domaine dont les limites sont précisées dans l'ouvrage de Paul Pascal déjà cité.
Il n'est pas nécessaire non plus que l'agent gélifiant soit l'acide chlorhydrique, il est préférable au contraire de recourir à l'acide nitrique dont le sel alcalin est décomposé à la température de chauffage du moule avant coulée, température qui est le plus souvent comprise entre 800 et 9000.
Les solutions de silicate utilisées peuvent être préparées par réaction à température mo- dérée, ne nécessitant pas la mise sous pression et le travail en autoclave, de silice hydratée et de solution commerciale de silicate alcalin de concentration appropriée.
Une bonne préparation consiste par exemple à mélanger ensemble
EMI0002.0006
Solution <SEP> de <SEP> trisilicate <SEP> de
<tb> soude <SEP> 38-40 <SEP> Bé <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 53,20 <SEP> % <SEP> en
<tb> Gel <SEP> de <SEP> silice <SEP> à <SEP> 14 <SEP> % <SEP> d'eau <SEP> 7,85 <SEP> poids
<tb> Eau <SEP> <B>.... <SEP> . <SEP> .........</B> <SEP> 38,95 puis à chauffer le tout à 950 C dans un réci pient, qui peut être muni d'un agitateur et d'un réfrigérant à reflux. La dissolution de la silice est complète en 50 minutes.
Le produit ainsi obtenu a pour composition: SiO., = 20,9 0/0, Na,O = 4,6 %. Densité à 201, C = 1,220. Le rapport moléculaire est égal à 4,7.
Au lieu de gel de silice, on peut faire entrer en réaction la silice précipitée ou encore la silice fossile du type Kieselguhr. Une bonne préparation est obtenue par exemple en chauf fant à 98 C
EMI0002.0021
Solution <SEP> de <SEP> trisilicate <SEP> de
<tb> soude <SEP> 38-40 <SEP> Bé <SEP> <B>...</B> <SEP> . <SEP> 48,20
<tb> Silice <SEP> précipitée <SEP> à <SEP> 16 <SEP> '0/0 <SEP> % <SEP> en
<tb> d'eau <SEP> ...... <SEP> 7,92 <SEP> poids
<tb> Eau <SEP> <B>--- <SEP> ----- <SEP> - <SEP> ---</B> <SEP> 43,88 Le produit obtenu a pour composition Si0, <I>=</I> 21,2 0/0, Na,0 = 4,35 n/o. Densité à 20 C = 1,217.
Le rapport moléculaire est égal à 5,03.
Une autre préparation dans laquelle on met en oeuvre le silicate de potasse est encore citée comme exemple complémentaire. Le mélange de .
EMI0002.0027
Trisilicate <SEP> de <SEP> potasse <SEP> 30-32 <SEP> Bé <SEP> 63
<tb> Silice <SEP> précipitée <SEP> à <SEP> 16 <SEP> % <SEP> d'eau <SEP> 9 <SEP> % <SEP> en
<tb> Eau <SEP> ............ <SEP> . <SEP> 28 <SEP> poids est chauffé à 950 C ; la dissolution est complète en 40 minutes.
Le produit obtenu a pour composition Si0, <I>=</I> 17,9 0/0, K,O = 5,9 0/0. Densité à 20 C = 1,188. Le rapport moléculaire est égal à 4,76. Les préparations peuvent encore être faites en utilisant de la silice fraîchement précipitée, bien lavée, dont on aura déterminé la teneur en eau pour fixer les poids à mettre en réaction.
Il est donné ci-après un exemple d'exécution du procédé selon l'invention, appliqué à la fon derie en cire perdue.
On prépare d'abord une solution ayant pour composition : .
EMI0003.0002
Pentasilicate <SEP> de <SEP> soude, <SEP> den sité <SEP> 1,220 <SEP> ..... <SEP> . <SEP> 380
<tb> Glycérine <SEP> 30 <SEP> Bé <SEP> . <SEP> <B>------- <SEP> 88</B>
<tb> Solution <SEP> épaississante <SEP> (10 <SEP> %
<tb> de <SEP> bentonite) <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 100 <SEP> cm
<tb> Agent <SEP> mouillant <SEP> Sipon <SEP> L <SEP> 20 <SEP> 2
<tb> Agent <SEP> antimousse <SEP> (acétate
<tb> de <SEP> bornyle) <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 2
<tb> Eau <SEP> 428
<tb> Total <SEP> 1000 <SEP> cm-' A la solution ainsi obtenue, on ajoute 2200 g de fleur de silice de composition gra- nulométrique suivante
EMI0003.0005
0 <SEP> à <SEP> 1 <SEP> micron <SEP> :
<SEP> 5 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> 1 <SEP> à <SEP> 10 <SEP> microns <SEP> : <SEP> 25% <SEP>
<tb> 10 <SEP> à <SEP> 50 <SEP> <SEP> : <SEP> <B><I>50010</I></B> <SEP>
<tb> 50 <SEP> à <SEP> 100 <SEP> <SEP> : <SEP> 15 <SEP> % <SEP>
<tb> 100 <SEP> à <SEP> 200 <SEP> <SEP> . <SEP> 5 <SEP> '% <SEP> Ce mélange est ensuite dégazé dans une cloche à vide pendant 10 minutes pour éliminer les bulles d'air et les gaz dissous.
Le modèle cire ou l'assemblage de modèles en une grappe est enduit par immersion dans ce mélange et séché complètement ensuite à l'air libre. Un tel enduit au pentasilicate de soude résiste indéfiniment aux solutions aqueuses et n'a pas besoin d'être protégé spé cialement alors que ce serait nécessaire avec un enduit fait à partir de trisilicate de soude, les enduits de cette dernière sorte se désagré geant par contact de quelques minutes avec l'eau.
La grappe ensuite est fixée à l'intérieur d'un récipient cylindrique étanche dont le haut est ouvert ; 2 litres du mélange liquide suivant sont introduits dans ce récipient:
EMI0003.0008
Pentasilicate <SEP> de <SEP> soude, <SEP> densité
<tb> 1,220 <SEP> ................ <SEP> 380 <SEP> cm3
<tb> Eau <SEP> <B>................ <SEP> .....</B> <SEP> 610 <SEP> cm3
<tb> Acide <SEP> nitrique <SEP> 36 <SEP> Bé <SEP> (53 <SEP> 'o/o <SEP> de
<tb> N03H) <SEP> <B>............
<SEP> 10</B> <SEP> 10 <SEP> cm3
<tb> Total <SEP> <B>......</B> <SEP> 1000 <SEP> cm3 Le tout est porté sur une table vibrante et de la chamotte (40 % Ah03) est introduite en pluie dans le liquide.
Cette chamotte a la granulométrie suivante
EMI0003.0018
de <SEP> 500 <SEP> à <SEP> 250 <SEP> microns <SEP> : <SEP> 15 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> 250 <SEP> à <SEP> 100 <SEP> <SEP> : <SEP> 51 <SEP> 0/0 <SEP>
<tb> 100 <SEP> à <SEP> 50 <SEP> <SEP> : <SEP> 16 <SEP> % <SEP>
<tb> inférieur <SEP> à <SEP> 50 <SEP> <SEP> : <SEP> 18 <SEP> 0/0 <SEP>
<tb> <B>100%</B> sous l'influence des vibrations, les grains de chamotte se serrent autour du modèle enduit, le serrage est terminé en 30 minutes. Ensuite, le liant liquide se transforme en gel de silice sous l'influence de l'acide nitrique en 2 heures environ. Le moule est ensuite étuvé puis cuit à 8500 C.
Au cours de cette cuisson, la cire s'élimine en laissant une empreinte nette dans le moule réfractaire et le métal est ensuite coulé dans celui-ci.
Un moule fait de cette façon possède sur un moule fait à partir de trisilicate de soude les avantages suivants: 1) L'homogénéité est très bonne, la dureté est sensiblement constante en tous points du moule.
2) Le décochage est facile.
3) Les pièces moulées sont de dimensions constantes, les déformations du moule étant réduites au minimum.
4) Les surfaces moulées ont un bel aspect, la surface du moule très réfractaire se scori- fiant très peu.
Une autre préparation de moule pourrait être faite en ayant recours, non pas à la cha- motte, mais à la silice quartzeuse, et les résultats sont aussi satisfaisants.
L'avantage qu'on trouve à l'usage des penta- silicates n'est pas limité aux moules de fonderie à cire perdue, cet avantage subsiste pour tout autre procédé de moulage des métaux, par exemple : moulage en sable cuit ou non em ployant des noyaux étuvés, moulage au gaz carbonique ; dans ce dernier cas en particulier, l'emploi de pentasilicate alcalin nécessitant, pour la transformation du silicate liquide en gel irréversible, une quantité bien moindre de gaz carbonique.
Claims (1)
- REVENDICATION Procédé de moulage de pièces de fonderie, dans lequel l'agglomérant des moules est de la silice formée en place à partir de silicate alcalin, caractérisé par la mise en oeuvre de solutions de silicates alcalins dans lesquels le rapport moléculaire EMI0004.0005 - M étant le métal alcalin - est compris entre 4,7 et 5,2 et dans lequel la teneur en silice est comprise entre 200 et 270 g par litre de solution. SOUS-REVENDICATIONS 1.Procédé selon la revendication, dans le quel on prépare la solution aqueuse de silicate alcalin en chauffant ensemble à température comprise entre 90 et 100 à la pression atmo sphérique, de la silice hydratée et une solution de trisilicate dans laquelle le rapport EMI0004.0010 est compris entre 3 et 3,5. 2. Procédé suivant la revendication, dans le quel on effectue le moulage à cire perdue.
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CH335203D CH335203A (fr) | 1954-12-30 | 1955-10-13 | Procédé de moulage de pièces de fonderie |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CH (1) | CH335203A (fr) |
-
1955
- 1955-10-13 CH CH335203D patent/CH335203A/fr unknown
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