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" Perfectionnements à la ooulée des alliages aluminium-ma- gnésium ".
La présente invention est relative à l'obtention d'une oomposition de sable de moulage convenant à la préparation de moules de sable vert dans lesquels on peut couler les alliages aluminium-magnésium sans aucune réaction défavorable entre le métal et l'atmosphère ou les composants de la composition de moulage.
Dans la pratique de la ooulée des métaux facilement oxydables en moules de sable vert, (ces moules étant définis, dans la présente description, comme étant des moules oonstitués par du sable humeoté d'eau) on a renoontré des difficultés considérables du fait de la réaction entre le métal et l'eau contenue dans le sable de moulage. Cette réaotion a pour effet la formation sur la surface du métal d'une épaisse oroûte d'oxyde qui peut gêner l'éooulement du métal dans le moule. La croûte d'oxyde est également
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susceptible d'adhérer à la pièce coulée dont la surface présente alors un aspect rugueux peu satisfaisant.
Dans le cas de certains alliages, la réaction peut se produire au-dessous de la surface de la pièce coulée, en sorte que l'effet de cette réaction ne peut pas être observé par l'inspection ordinaire. On a imaginé divers expédients afin d'éliminer l'eau du moule ; exemple on a tenté de sécher le moule avant d'y introduire le métal, ou d'employer un liant non aqueux , mais ces pratiques ont pour effet soit d'augmenter les frais d'obtention des pièces coulées, soit de nuire aux caractéristiques de moulage du sable.La demanderesse a en oon- séquence effectué des recherches très poussées afin de trouver des moyens plus pratiques de remédier à l'effet nuisible de l'eau sur le métal coulé dans un moule de sable vert.
La coulée des alliages aluminium-magnésium dans des moules constitués par du sable humecté d'eau pose un problème particulièrement diffioile en raison de la formation d'un anneau noir poreux immédiatement en-dessous de la surface de la pièce coulée. La présence de cet anneau est nettement liée à la présence de l'eau, car l'anneau n'apparaît pas dans des pièces moulées obtenues dans des moules de sable qui sont soit secs, soit obtenus par un liant non aqueux. La présence de l'anneau est indésirable parce qu'elle orée une zone poreuse en-dessous de la surface de la pièce coulée et réduit de la sorte la section transversale de l'aire de métal sain, ce qui diminue la résistance mécanique de l'article obtenu.
Cet effet nuisible se manifeste spécialement dans les seotions minces de la pièce coulée, dans lesquelles toute diminution d'épaisseur peut avoir pour résultat une mise au rebut précoce.
On a déjà employé des inhibiteurs d'oxydation dans la préparation des moules de sable pour la ooulée des alliages à base de magnésium, et il semblerait logique que les substan-
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ces communément employées pour protéger oes alliages contre la combustion dans les moules de sable, protègent aussi les alliages à base d'aluminium contenant du magnésium. Cependant l'expérience n'a pas confirmé cette hypothèse. Les différences entre les alliages à base de magnésium et les alliages à base d'aluminium contenant du magnésium sont bien nettes.
Par exemple, les alliages à base de magnésium sont seulement attaqués à la surface lorsqu'il sont coulés dans des moules de sable vert, tandis que les alliages à base d'aluminium contenant du magnésium présentent une zone oxydée infra-superficielle qui ne peut pas être décelée par simple inspection visuelle.
Dans la pratique commerciale, on emploie différents types de sable pour préparer les moules de sable destinés à la ooulée des alliages à base de magnésium et d'aluminium : un sable poreux et grossier qui est employé pour la première sorte de . ces alliages, et un sable à grains fins qui est employé pour la seconde sorte. Cette différence en ce qui concerne le sable utilisé nécessite des pratiques différentes de ooulée,et ce qui peut être efficace pour le traitement de l'un des types de sable pourrait fort bien ne pas convenir à l'autre type. Une autre distraction entre les deux sortes d'alliages à basedifférentes consiste dans la diversité de leur réaction vis&à-vis des substances ajoutées dans l'intention d'empêcher l'oxydation.
Le soufre, par exemple, qui a été communément employé dans les moules de sable pour la préparation des pièces coulées en alliages à base de magnésium,est totalement inefficace pour prévenir la formation d'un anneau dans une pièce ooulée en alliage à base d'aluminium contenant du magnésium. D'autres substances encore comme l'urée qui donnent des résultats satisfaisants pour la protection des alliages à base de magnésium, assurent une protection faible ou nulle contre'l'apparition d'un anneau dans les alliages à base d'aluminium contenant du magnésium.
Il résulte de ces .investigations qu'on peut dire en toute sécurité qu'on ne
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peut faire aucune prévision quant au comportement de l'un des types d'alliacé en présence d'une substanoe protectrice, connaissant l'action de la même substanoe sur l'autre type d'alliage.
L'un des objets de la présente inventio est d'empêcher la formation d'un anneau dans les alliages d'aluminium à base de magnésium qui sont coulés dans des moules de sable vert. On s'est proposé également d'incorporer au sable de moulage une substanoe qui non seulement empêchera la formation de l'anneau, mais qui, en même temps, ne détruira pas la oapaoité de moulage du sable. En outre,on s'est proposé d'employer une substanoe qui ne formera pas des fumées nuisibles au contact aveo le métal fondu dans le moule.
Après des recherches considérables, la demanderesse a découvert que l'incorporation de 1 à 10 % environ de fluorure ammonium dans un sable de moulage humecté d'eau empêche effioaoement la formation d'un anneau dans les alliages aluminium - magnésium ooulés dans des moules oonstitués par ce mélange. Si on le désire, on peut d'abord préparer le moule à la manière habituelle sans mélanger de fluorure d'ammonium au sable; ensuite on pourra traiter la oavité du moule en y pulvérisant une solution du sel ou sim- plement en saupdudrant les parois avec du sel mis en poudre avant de verser le métal dans le moule.
La demanderesse a
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3C" 4 constaté qu'ilYavantaged'employer une solution alcoolique de fluorure d'ammonium pour la pulvérisation et de laisser le solvant s'évaporer avant d'introduire le métal dans le moule. Des alcools aussi facilement vaporisables que l'alcool méthylique et l'alcool éthylique sont des solvants satisfaisants du fluorure d'ammonium. L'effet d'inhibition du fluorure d'ammonium est le même soit qu'on le mélange aveo le sable, soit qu'on le pulvérise simplement sur la surface du moule. La façon d'utiliser l'agent proteoteur
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dépendra dans chaque cas de la nature et du nombre de pièces coulées à préparer. Lorsqu'on désire seulement un petit nombre de pièces moulées, il est évident qul sera plus éoonomique de revêtir la cavité du moule que d'incorporer le sel au mélange de sable.
Les sables utilisés pour préparer les moàles de sable vert dans lesquels l'invention est mise en oeuvre, sont humec- tés de 4 à 9 % environ d'eau, c'est-à-dire que l'on ajoute juste assez d'eau au mélange sableux de moulage pour lui donner de la adhésion lorsqu'on moule. Les autres composants du mélange n'ont pas à être modifiés en raison de l'emploi du fluorure d'ammonium étant donné que ce sel ne détruit pas la cohésion du mélange de moulage.
Les avantages de la présente inventiop peuvent être mis en évidence en se référant à quelques essais comparatifs qui ont été faits. Un alliage aluminium-magnésium oontenant environ 6 % de magnésium et le reste en aluminium, a été coulé dans le type habituel de moule de sable vert constitué par un mélange de moulage de sable à grains siliceux et d'argile, le tout humecté d'environ 6 % d'eau. Une cassure de la pièce ooulée a montré qu'il s'était formé un anneau noir ou une zone de réaotion immédiatement en dessous de la surface, cet anneau ou cette zone n'étant pas visible à la surface par inspection ordinaire.
Une autre portion du même alliage a été ooulée dans le même genre de moule,mais dans lequel on avait pulvérisé une solution à 4,2 % de fluorure d'ammonium dans l'alcool @ méthylique, l'évaporation de l'alcool ayant été effectuée avant l'introduction,du métal.
Auoun anneau noir ne s'est révélé sur cette pièce coulée sauf dans une partie du jet de ooulée. Mais la partie utile de la pièce était propre et brillante. L'effet nuisible d'un anneau de ce genre sur les propriétés physiques d'un article coulé peut être mis en évidence par comparaison des propriétés des pièoes coulées ci-dessus. Les pièces coulées préparées dans
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le moule non traité avaient une résistance moyenne à la trao- tion de 16,45 kg. par mm2, une limite d'écoulement de 9,8
2 kg par mn et un allongement de rupture de 6,3 % sur 0,0509 m.
Les pièces coulées préparées dans le second moule ou moule traité avaient par contre une résistanoe moyenne à la traction de 19,5 kg. par mm2, une limite d'écoulement de 10,8 kg par mm2 et un allongement de rupture de 8,4 % sur 0,0509 m. Lorsqu'on prépare un mélange de sable de moulage et de fluorure d'ammonium il est préférable d'utiliser envi- ron 2 à 6 % de sel et d'humecter la masse de 5 à 7 % d'eau.
En général larsque la teneur du sable en eau est voisine de la quantité maximum admissible, il conviendra d'utiliser une quantité plus grande de fluorure d'ammonium comme pré- caution contre la réaction avec l'eau. Si on pulvérise le sable à la surface de la cavité du moule, soit une solution aqueuse, soit une solution alcoolique peut être employée, mais en pratique la demanderesse préfère le solvant alooo- lique en raison de sa plus grande volatilité. L'emploi d'un solvant de ce genre évite d'introduire plus d'eau dans le moule, et, à l'évaporation, le solvant laisse une couche de fluorure d'ammonium sur les parois de la cavité du moule.
Dans certaines conditions, un simple saupoudrage des parois du moule avec le sel en poudre peut fournir une protection suffisante oontre la formation de l'anneau noir. La oaraoté- ristique essentielle de l'invention dans tous les cas est de mettre le fluorure d'ammonium en contact aveo l'alliage aluminium-magnésium fondu.
Bien que l'invention puisse s'appliquer aux alliages à base d'aluminium contenant plus de 50 % d'aluminium, elle est spécialement efficace pour les alliages contenant entre 4 et 15 % environ de magnésium, ce qui est la gamme employée habituellement dans la fabrication des pièces Coulées en alliage aluminium-magnésium. Les alliages oontenant oe tte teneur en magnésium présentent l'anneau noir infra super-
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fiaiel qui a été décrit ci-dessus lorsque ces alliages sont coules dans le moule habituel de sable vert.
REVENDICATIONS.