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Liant à noyaux pour moules de fonderie, @ L'objet de 1 invention est un liant à noyaux ré- sistant à la chaleur, permettant de confectionner des noyaux, y compris notamment les noyaux verticaux avec du sable quartzeux qui, par lui-même, n'est pas plastique, capables, de supporter des températures de séchage atteignant 4002 C. environ et des températures de coulée de 10002 et plus.
On utilisait jusqu'ici à cet effet des terres argileu-, ses et glaiseuses dont les liants inorganiques naturels sont capables de supporter ces températures mais qui entrent en fusion si bien qu'après la coulée le noyau forme une masse pierreuse qu'il est nécessaire d'enlever par des opérations mécaniques très coûteuses.
Le liant conforme à l'invention permet de con- fectionner, à l'aide de sable quartzeux, des noyaux qui de- meurent fermes aux hautes températures dont il s' agit mais qui, lors de la coulée, perdent la cohésion des grains de sable de sorte que celui-ci peut s'écouler au dehors, après la coulée, par les ouvertures de la pièce creuse coulée.
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Le nouveau liant se compose d'une matière qui satisfait à deux conditions: Il se liquéfie dès que les températures de 150 à 250 courantes dans les fours de sé- chage des fonderies sont atteintes et il recouvre la surface de chaque grain de sable d'une couche très mince vitreuse ayant un grand pouvoir cohésif, de sorte que la liaison des grains de sable ne se produit qu'aux places où ils sont en contact les uns avec les autres tandis que les interstices existant entre les divers grains du sable quartzeux demeurent, par contre, intacts et que le noyau demeure perméable à l'air.
De plus, cette matière conserve son pouvoir cohésif même à température élevée (environ 1000 ), et ne le perd qu'à tempé- rature de coulée (plus de 1000 ).
Comme matière de ce genre il y a lieu d'envisager l'acide borique, l'acide phosphorique et d'autres corps mi- néraux analogues qui présentent la propriété de se liquéfier dès qu'on atteint une température peu élevée (150 à 250 ), d'avoir dès lors un pouvoir cohésif très grand tandis que, à une température élevée (supérieure à 1000 ), ils se vaporisent et perdent, par suite, tout pouvoir cohésif.
Par contre, le borax ou les borates alcalins ainsi que les autres composés de l'acid-e borique ne fondent qu'à une température très supérieure à la température de séchage des noyaux et ne s'évaporent qu'au delà de la plus haute température de coulée ; n'y a donc pas lieu de les envisager ici.
Les matières indiquées en premier lieu peuvent être utilisées soit seules soit mélangées entre elles de façon à régler à volonté la résistance à la ohaleur,. Toutefois, elles
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peuvent être employées aussi, soit seules soit en mélange, con- jointement avec des liants à noyaux de nature organique et de plus faible résistance à la chaleur (200 à 300 0). Dans ce cas, le liant organique communique au sable quartzeux la 'plasticité nécessaire pour permettre dès le moulage la con- fection de noyaux verticaux et confère au noyau, dans le four, une cohésion suffisante jusqu'au delà de la température à la- quelle l'effet du liant inorganique suivant l'invention com- mence à se manifester.
Lorsque vient le moment où le liant organique se carbonise, le liant inorganique conforme à l'in- vention a déjà donné au noyau sa cohésion définitive.
L'emploi de liants organiques conjointement avec le liant inorganique conforme à l'invention présente en outre cet avantage qu'on évite ainsi de brûler le noyau dans le four, car la glaçure formée par le liant inorganique protège le liant organique jusqu'au delà de sa température de car- bonisation normale et lui conserve son pouvoir cohésif jusqu'à environ 350 C. Toutefois, comme la force cohésive du nouveau liant pour noyaux ne peut pour ainsi dire pas être détruite dans le four de séchage (température maximum 400 ), il est à peu près impossible que les noyaux comportant des liants or- ganiques et inorganiques se brûlent.
Par suite de leur résistance à la chaleur, les liants conformes à l'invention donnent des résultats remarquables non seulement pour les noyaux de fonderie d'acier mais aussi pour les moules eux-mêmes.
Example d'application:-
On mélange 100 parties de sable quartzeux pur ou ne contenant que de faibles proportions d'argile, de limon ou de terres argileuses ou limoneuses (sable dits gras) avec de 2 à
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4 pour cent d'acide borique pulvérisé et on en confectionne de la manière habituelle des noyaux couchés. Après séchage, ces noyaux supportent un réchauffage jusqu'à plus de 400 , sont extrêmement poreux et résistant à la chaleur jusqu'à la coulée à 1000 et plus. Pour la confection de noyaux verti- caux on ajoute en outre au sable quartzeux une quantité ap- propriée de liants organiques.
Bien entendu, le liant peut aussi être appliqué en guise de protection à la surface des noyaux ou moules.
A 180 environ, l'acide borique devient complète- ment fluide et, dans cet état, il pénètre par capillarité dans les interstices des grains de sable, il enduit chaque grain de sable d'une glaçure mince et cohésive ; àmesure que la tem- pérature s'élève il devient plus fluide et plus cohésif et communique de ce fait au noyau la ténacité et l'indéformabili- té nécessaires.
Sous l'influence de la chalaur de la coulée, le noyau reprend son caractère de sable pulvérulent qui s'écoule sans difficulté de la pièce creuse coulée.
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Core binder for foundry molds. @ The object of the invention is a heat-resistant core binder, making it possible to make cores, including in particular vertical cores with quartz sand which, by itself, is not plastic, capable of withstanding drying temperatures up to approximately 4002 C. and pouring temperatures of 10002 and above.
Until now, clay and clay soils were used for this purpose, the natural inorganic binders of which are able to withstand these temperatures but which melt so well that after casting the core forms a stony mass that is necessary to remove by very expensive mechanical operations.
The binder according to the invention makes it possible to form, with the aid of quartz sand, cores which remain firm at the high temperatures in question but which, during casting, lose the cohesion of the grains of sand so that it can flow out, after casting, through the openings of the cast hollow part.
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The new binder consists of a material which satisfies two conditions: It liquefies as soon as the temperatures of 150 to 250 common in foundry drying ovens are reached and it covers the surface of each grain of sand with a very thin vitreous layer having a great cohesive power, so that the bonding of the grains of sand occurs only at the places where they are in contact with each other while the interstices existing between the various grains of the quartz sand remain , on the other hand, intact and that the core remains permeable to air.
In addition, this material retains its cohesive power even at high temperature (approximately 1000), and only loses it at casting temperature (more than 1000).
As matter of this kind, boric acid, phosphoric acid and other analogous minerals which have the property of liquefying as soon as a low temperature is reached (150 to 250 ), therefore to have a very high cohesive power while, at a high temperature (greater than 1000), they vaporize and consequently lose all cohesive power.
On the other hand, borax or alkali borates as well as the other compounds of boric acid only melt at a temperature much higher than the drying temperature of the nuclei and only evaporate beyond the highest casting temperature; There is therefore no need to consider them here.
The materials indicated in the first place can be used either alone or mixed together so as to adjust the resistance to heat as desired. However, they
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can also be used, either singly or as a mixture, together with binders with cores of organic nature and of lower heat resistance (200 to 300 0). In this case, the organic binder imparts to the quartz sand the plasticity necessary to allow, from the molding, the formation of vertical cores and gives the core, in the furnace, sufficient cohesion up to above the temperature at which. the effect of the inorganic binder according to the invention begins to appear.
When the moment comes for the organic binder to carbonize, the inorganic binder according to the invention has already given the core its final cohesion.
The use of organic binders together with the inorganic binder in accordance with the invention also has the advantage of avoiding burning the core in the oven, because the glaze formed by the inorganic binder protects the organic binder up to this point. of its normal carbonization temperature and retains its cohesive power up to about 350 C. However, as the cohesive force of the new core binder can hardly be destroyed in the drying oven (maximum temperature 400) it is almost impossible for cores with organic and inorganic binders to burn.
Owing to their heat resistance, the binders according to the invention give remarkable results not only for steel foundry cores but also for the molds themselves.
Application example: -
100 parts of pure quartz sand or containing only small proportions of clay, silt or clayey or silty soils (so-called greasy sand) are mixed with 2 to
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4 percent boric acid powdered and made in the usual way coated nuclei. After drying, these cores withstand heating to over 400, are extremely porous and heat resistant up to casting at 1000 and above. In order to make vertical cores, a suitable quantity of organic binders is additionally added to the quartz sand.
Of course, the binder can also be applied as protection to the surface of the cores or molds.
At about 180, boric acid becomes completely fluid, and in this state it penetrates by capillary action into the interstices of the grains of sand, it coats each grain of sand with a thin and cohesive glaze; as the temperature rises it becomes smoother and more cohesive, thereby imparting the necessary toughness and indeformability to the core.
Under the influence of the chalaur of the casting, the core resumes its character of powdery sand which flows without difficulty from the hollow casting.