CH335203A - Procédé de moulage de pièces de fonderie - Google Patents

Procédé de moulage de pièces de fonderie

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CH335203A
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    • B22C1/00Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
    • B22C1/16Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents
    • B22C1/18Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of inorganic agents
    • B22C1/186Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of inorganic agents contaming ammonium or metal silicates, silica sols
    • B22C1/188Alkali metal silicates

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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)

  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.
CH335203D 1954-12-30 1955-10-13 Procédé de moulage de pièces de fonderie CH335203A (fr)

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