CH512275A - Procédé de fabrication de moules et de noyaux de fonderie en sable - Google Patents

Description

  
 



  Procédé de fabrication de moules et de noyaux de fonderie en sable
 La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de moules et de noyaux de fonderie en sable.



   Le procédé habituellement utilisé pour fabriquer des moules et des noyaux de fonderie en sable consiste à mélanger de manière intime, en proportion telle que le mélange ait une consistance plastique, le sable avec une solution ou une dispersion d'un liant susceptible de durcir spontanément   ou    par chauffage ou encore par   se-    chage, à introduire le mélange dans un châssis de moule renfermant un modèle, c'est-à-dire un moule démontable ayant une forme correspondant à celle de la pièce désirée, ou dans une boîte à noyau, à tasser mécaniquement le mélange afin de lui donner une densité suffisante et de remplir complètement le châssis de moule ou la boîte à noyau et à laisser durcir ou faire durcir le mélange.

  Ce procédé présente l'inconvénient de nécessiter des opérations de traitement mécaniques, telles que le tassage par vibration ou par pilonnage, qui entraînent des frais d'appareillage et de   main-d'ceuvre    élevés. Un autre inconvénient consiste dans la formation de la poussière lors de ces opérations.



   On connaît un autre procédé qui n'est pas entaché de l'inconvénient ci-dessus. Ce procédé consiste à mélanger le sable avec une solution ou une dispersion d'un liant susceptible de durcir par réaction chimique et avec au moins une substance (agent moussant) permettant d'obtenir de la mousse et à soumettre le mélange à une agitation énergique, de façon à lui conférer une consistance fluide, et finalement à couler le mélange dans le châssis de moule ou dans la boîte à noyau et à le laisser durcir.



   Les liants que   l'on    peut employer pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus sont variés mais ils sont généralement de nature inorganique. Par exemple, selon le procédé mentionné ci-dessus, le liant utilisé est un mélange de silicate de soude (verre soluble) et de silicate de calcium. On peut également utiliser du ciment ou encore des liants organiques, tels que les résines synthétiques durcissant à froid ou à chaud.



   La nécessité de l'emploi d'agent moussant constitue un inconvénient du procédé décrit ci-dessus car la présence de cet agent moussant complique considérablement la mise en   oeuvre    de ce procédé, étant donné qu'elle entraîne l'obligation d'incorporer également dans le mélange des substances permettant de faire tomber la mousse au moment voulu.



   Le but de l'invention est de pallier ces inconvénients.



  A cet effet, le procédé selon l'invention est caractérisé par le fait que   l'on    mélange, en proportion telle que le mélange ait une consistance assez fluide pour s'écouler, par gravité, sous l'effet d'une agitation, le sable avec une solution ou une dispersion d'au moins un liant ayant la propriété de durcir par élimination du solvant, que   l'on    coule le mélange dans un châssis de moule contenant le modèle correspondant à la forme de la pièce désirée, ou dans une boîte à noyau, que   l'on    élimine l'excès de solvant et que   l'on    sèche le mélange de façon à obtenir le moule ou le noyau.



   On peut utiliser, lors de la mise en oeuvre du procédé, tout liant ayant la propriété de durcir par séchage, en liant fortement entre eux les grains de sable. L'utilisation d'un liant ayant la propriété de reprendre une consistance pâteuse ou même de se redissoudre dans le solvant à froid ou à chaud présente l'avantage de permettre sa réutilisation.



   On utilisera, de préférence, un liant organique tel qu'un hydrate de carbone, notamment l'amidon, la fécule, la farine, les gommes naturelles, ou un de leurs dérivés ou modifications, ou encore un dérivé de cellulose. On peut également utiliser une dispersion de polymère, par exemple un latex, notamment un latex de polybutadiènestyrène, ou encore un polymère organique soluble dans l'eau ou dans un autre solvant, par exemple   l'un    des polymères suivants: l'alcool polyvinylique, l'acide polyacry  lique, l'amide de l'acide polyacrylique, et le polyoxy   étnylène-glycol.    On utilise, de préférence, des solutions ou des dispersions dont la concentration du liant est comprise entre 0,1 et 5   o/o    en poids.



     11    est à remarquer que, lorsque le liant est de nature organique, il est pyrolisé, lors de la coulée, sous l'effet de la chaleur dégagée par le métal en fusion, dans la zone du moule qui se trouve au contact et au voisinage immédlat du métal. Toutefois, cet effet reste localisé et, si le moule a une épaisseur suffisante, celui-ci garde une stabilité mécanique assez grande pendant la coulée et le refroidissement du métal. La calcination superficielle a même des conséquences favorables car elle permet le démoulage facile de la pièce métallique obtenue après la coulée sans qu'il soit nécessaire de briser le moule. En effet, la partie du moule en contact avec la pièce se désagrège et n'oppose pas de résistance au démoulage. Il est   ainsi    possible, dans certains cas, d'accélérer le processus de démoulage des pièces métalliques.



   La désagrégation de l'ensemble du moule avant ou après le démoulage est des plus faciles puisqu'il suffit d employer à cet effet un simple jet de solvant froid ou chaud sous pression. Bien entendu, c'est l'eau qui constitue le solvant le plus pratique et le plus économique dans la grande majorité des cas.



   Par combustion du liant dans le moule il est possible de récupérer dans son intégralité toute la masse de sable employée et de mélanger à nouveau le sable avec une solution ou une dispersion de liant frais pour obtenir un mélange fluide que l'on peut utiliser à nouveau en vue de la fabrication de moules par le présent procédé.



  Ceci présente un avantage évident d'ordre économique du procédé, qui permet la fabrication de moules ou de noyaux d'une manière continue.



     11    est à remarquer que le fait que   l'on    utilise le liant sous la forme d'une solution ou d'une dispersion, en particulier d'une solution ou dispersion aqueuse, permet de réutiliser presque immédiatement le sable car celui-ci est très rapidement refroidi lorsqu'on le mélange avec le solvant. Au contraire, dans les procédés habituels de fabrication de moules ou noyaux de fonderie en sable, il est nécessaire de laisser refroidir le sable utilisé avant
 de pouvoir l'employer à nouveau, ce qui peut nécessiter
 une attente de plusieurs heures ou même plusieurs jours
 selon la quantité de sable employée.



   On peut également employer comme liant un mélange
 d'un liant organique et d'un liant minéral tel que l'argile.



  La présence d'argile dans le liant permet l'obtention,
 après élimination de l'excès de solvant, d'une masse de
 sable ayant une consistance suffisante pour permettre le
 démoulage avant d'être complètement séchée, ce qui est
 un avantage dans certains cas.



   Les solutions ou dispersions de liant que l'on utilise
 dans le présent procédé peuvent être préparées à l'avance, par grandes quantités, puisqu'elles conservent leurs propriétés assez longtemps, ce qui permet leur stockage et leur transport. C'est un avantage que ne présentent pas les
 mélanges de liant et d'agent moussant utilisés dans le
 second des procédés décrits plus haut car ces mélanges
 durcissent très rapidement sous l'effet des réactions chi
 miques qui s'y produisent spontanément. On peut même préparer à l'avance et en grandes quantités le mélange
 complet du sable et de la solution ou dispersion de liant, mélange que   l'on    peut également stocker et transporter
 et qu'il suffit, le cas échéant, d'agiter énergiquement peu avant le moment de son utilisation.

  Ce temps de stockage peut être prolongé en empêchant la dégradation microbienne par adjonction dans le mélange des produits généralement utilisés dans ce but, par exemple le   para-chloro-    méta-crésol, le penta-chloro-phénol, etc.



   La réversibilité du processus de durcissement du liant qui convient pour le présent procédé permet même une réutilisation éventuelle de la partie du liant qui n'est pas calcinée lors de la coulée et qui peut constituer une fraction importante ou même la quasi-totalité de la quantité de liant employée, ceci pouvant se traduire, dans certains cas, par une importante économie sur la valeur propre de cette substance et aussi par une simplification de l'ensemble des opérations notamment lors de la fabrication en continu. En effet, il suffit d'ajouter une petite quantité de liant frais pour former une nouvelle quantité de mélange fluide et même, dans certains cas, l'adjonction de liant frais qui est nécessaire est pratiquement négligeable.



  Il est à remarquer qu'il n'est pas nécessaire de durcir la totalité de la masse de sable que   l'on    utilise pour fabriquer chaque moule ou noyau mais qu'il suffit, dans certains cas, de durcir la zone superficielle destinée à venir en contact avec le métal lors de la coulée de celui-ci.



   Le présent procédé peut être mis en oeuvre, par   exem-    ple, de la manière suivante:
 Exemple I
 On prépare un mélange fluide contenant, en poids, 30 parties de sable de quartz d'une granulométrie moyenne   0,2mm,    15 parties d'une solution aqueuse à   20/o    en poids d'amidon soluble dans l'eau froide. On coule ce mélange dans un châssis de moule contenant le modèle de forme désirée et   l'on    élimine l'excès de liquide par filtration. Le sable retient 4 parties de la solution d'amidon, ce qui correspond à une proportion de 0,27   o/o    de liant par rapport au poids de sable. On élève la température de la masse moulée à 1100 C et   l'on    maintient cette température jusqu'au séchage complet du moule en sable.

  Le moule en sable que   l'on    obtient ainsi présente une résistance à la pression de   lordre    de 90   gl   
   mm2    (selon la norme DIN   No    52401) et sa porosité de
 120   cm    (selon norme DIN   No    52401) convient parfaitement à son emploi en fonderie. La stabilité dimensionnelle du moule est excellente et sa résistance à l'érosion est satisfaisante.



   Exemple 2
 On désagrège, par projection d'eau sous pression, le moule obtenu selon l'exemple 1 et utilisé de manière à
 obtenir un mélange d'une suspension de sable et d'une
 solution du liant. On ajoute du liant frais pour porter sa concentration à   20/o.    On procède ensuite comme dans l'exemple 1. On obtient un moule ayant une résistance à la pression de l'ordre de 80   g/mm2.   

 

   Exemple 3
 On prépare un mélange fluide contenant, en poids,
 17 parties de sable de quartz d'une granulométrie
 moyenne 0,2 mm, 1,08 partie d'un latex à 50 O/o en poids
 du   polybutadiène-styrène    et 4,08 parties d'eau. On coule
 ce mélange dans un châssis de moule contenant le mo
 dèle de forme désirée et   l'on    élimine l'excès de liquide
 par filtration. Le sable retient 1,5   O/o    de liant en poids.



   On élève ensuite progressivement la température de la masse moulée à   1400    C et   l'on    maintient cette température jusqu'au séchage complet du moule en sable. Le
 moule en sable ainsi obtenu présente une résistance à la
 pression de 173 g/mm2.  



   Exemple 4
 On prépare un mélange fluide contenant, en poids, 300 parties de sable de quartz d'une granulométrie moyenne 0,2 mm, 142,5 parties d'eau et 7,5 parties d'amidoil modifié soluble dans l'eau chaude. On coule ce mélange fluide dans une boîte à noyau de forme cylindrique et on élimine l'excès de liquide par filtration sous vide. Le sable retient 60 parties de solution de liant, ce qui correspond à une concentration de liant de 1   O/o    en poids. On sèche la masse sableuse à 1100 C. La résistance à la pression du noyau obtenu après démoulage est de 370 g/mm2.



   Exemple 5
 On prépare un mélange fluide contenant, en poids, 150 parties de sable de quartz (granulométrie moyenne 0,2mm), 90 parties d'eau, 3 parties d'amidon soluble dans l'eau froide et 4,5 parties de bentonite. On procède ensuite comme dans l'exemple 1. Le sable retient 23,6 parties de solution de liant, ce qui correspond à une concentration de liant de   0,52 O/u    en poids. Après élimination de l'excès de liquide, la résistance à la pression du moule obtenu est de 0,3 g/mm2. Après le démoulage et le sé   clivage    à   1100 C,    la valeur de la résistance mécanique atteint 204 g/mm2.



   L'élimination de l'excès de solvant sera, de préférence, effectuée par filtration, comme dans les exemples précédents. On peut également éliminer cet excès de solvant de toute autre manière, par exemple par évaporation ou par décantation.



   Bien entendu, on peut incorporer au mélange fluide tous les additifs habituels tels que la poudre de graphite ou de coke, etc., destinés en particulier à faciliter le démoulage des pièces métalliques.

 

   Il est à remarquer que, lorsque   l'on    a préparé un mélange fluide en employant du sable déjà utilisé pour fabriquer un moule ou un noyau, il est particulièrement facile de récupérer les particules métalliques éventuellement arrachées à la pièce moulée. On se trouve, en effet, alors en présence d'un milieu fluide d'où   l'on    peut facilement séparer les particules métalliques par un moyen simple, par exemple par la séparation magnétique ou la flottation.



   Un autre avantage important du présent procédé est qu'il permet d'opérer en l'absence de poussière de sable, ce qui représente un facteur décisif dans l'amélioration de l'hygiène du travail en réduisant pratiquement à zéro le risque de silicose qui est grand lors de la mise en   oeuvre    des procédés habituels. 

Claims (1)

1. REVENDICATION

   Procédé de fabrication de moules et noyaux de fonderie en sable, caractérisé par le fait que l'on mélange, en proportion telle que le mélange ait une consistance assez fluide pour s'écouler, par gravité, sous l'effet d'une agitation, le sable avec une solution ou une dispersion d'au moins un liant ayant la propriété de durcir par élimination du solvant, que l'on coule le mélange dans un châssis de moule contenant le modèle correspondant à la forme de la pièce désirée, ou dans une boîte à noyau, que l'on élimine l'excès de solution ou de dispersion, et que l'on sèche le mélange de manière à obtenir le moule ou le noyau.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication, caractérisé par le fait que le liant est un liant organique.

   2. Procédé selon la revendication et la sous-revendication 1, caractérisé par le fait que le liant organique est un hydrate de carbone.

   3. Procédé selon la revendication et les sous-revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'hydrate de carbone est un des hydrates de carbone suivants: l'amidon, la fécule, la farine, les gommes naturelles, un dérivé de cellulose.

   4. Procédé selon la revendication et la sous-revendication 1, caractérisé par le fait que le liant organique est un polymère synthétique soluble, notamment l'alcool polyvinylique, l'acide polyacrylique, l'amide de l'acide polyacrylique et polyoxyéthylène-glycol.

   5. Procédé selon la revendication, caractérisé par le fait que le liant est un latex de polymère, notamment un latex de polybutadiène-styrène.

   6. Procédé selon la revendication, caractérisé par le fait que le liant est un mélange d'un liant organique et d'une substance argileuse.

   7. Procédé selon la revendication et les sous-revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'on utilise le liant sous forme d'une solution aqueuse de concentration comprise entre 0,1 et 5 0/o en poids.

   8. Procédé selon la revendication, caractérisé par le fait que l'on élimine l'excès de liquide par filtration.

   9. Procédé selon la revendication, caractérisé par le fait que l'on élimine l'excès de liquide par décantation.

   10. Procédé selon la revendication, caractérisé par le fait que l'on élimine l'excès de liquide par évaporation.

   11. Procédé selon la revendication, caractérisé par le fait que l'on prépare le mélange de sable et de liant en désagrégeant un moule ou un noyau déjà utilisé et en y ajoutant du liant frais.

   12. Procédé selon la revendication, caractérisé par le fait que l'on prépare le mélange de sable et de liant avec du sable obtenu d'un moule ou d'un noyau déjà utilisé après avoir complètement pyrolysé le liant.