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"PERFECTIONNEMENTS AUX PIECES MOULEES EN PLATINE ET PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LE MOULAGE DU PLATINE ET D'AUTRES METAUX"
La présente invention est relative au moulage des métaux tels que le platine en vue de la fabrication d'objets de formes plus ou moins compliquées et à l'art de fabriquer des articles de joaillerie, pièces moulées dentaires et autres petits objets métalliques de forme compliquée et comportant des détails fins, un de ses buts] etant d'effectuer le moulage d'objets de ce genre par un procédé ou des moyens perfection- nés.
La présente invention comprend en outre, à titre de produits industriels nouveaux, des pièces moulées en platine et autres métaux par le procédé suivant l'invention ou ses équivalents.
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Un autre but de cette invention est de permettre l'exécution de pièces poulées compliquées qui ressemblent si étroitement au produit initial et fini qu'on évite le travail lent et fastidieux du modelage et du ciselage afférents aux procédés de moulage actuels. Les pièces moulées obtenues de la façon décrite peuvent être utilisées, par exemple, dans la joaillerie, l'art dentaire et d'autres branches de l'industrie.
D'autres buts et)caractéristiques de l'invention, ainsi que les divers stades du présent procédé perfectionné et les avantages qu'il procure comparativement à tout ce qui était connu jusqu'à ce jour, seront mis en évidence au cours de la description qui suit d'un procédé convenant en vue du moulage d'objets en platine, or et autres métaux ou alliages, et en particulier des articles de joaillerie, plus spécialement de forme compliquée, tels que ceux présentant des parties en creux, évidements et perforations, d'une part, et de certains appareils et matières préférés pour la mise en pratique de l'invention, d'autre part.
La façon de réaliser les buts sus-mentionnés sera décrite ci-après plus en détail, en se référant aux dessins annexés sur lesquels :
La fig. 1 est une vue enéLévation d'un modèle destiné à être reproduit suivant l'invention.
La fig. 2 est une vue de coté de ce modèle.
La fig. 3 est une vue perspective d'une plaque de base revêtue de matière plastique et utilisée pour constituer ou façonner un moule flexible.
La fig. 4 est une vue en plan montrant la plaque de base et le modèle encastré dans la matière plastique jusqu'à une profondeur prédéterminée.
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La fig. 5 est une vue en plan montrant un châssis entourant'le modèle encastré et la matière plastique de la fig. 4.
La fig. 6 est une vue perspective montrant une masse de caoutchouc non vulcanisé ou matière analogue placée dans le,châssis de la fig. 5.
La fig. 7 est une vue de dessous du châssis de la fig. 6, le caoutchouc ayant été vulcanisé, la matière plastique étant supposée brisée pour exposer la partie antérieurement encastrée du modèle.
La fig. 8 est une vue perspective montrant un second châssis placé sur le châssis de la fig. 7 et une seconde masse de caoutchouc ou matière analogue contenue dans ce sepond châssis et prête à être vulcanisée pour constituer l'autre moitié du moule flexible autour du modèle.
La fig. 9 est une vue en plan de la seconde moitié du moule flexible.
La fig. 10 est une vue en élévation d'un modèle en matière facilement fusible formé dans le moule et monté sur un porte-masselotte en caoutchouc.
La fig. Il est une vue en élévation avec coupe verticale partielle du porte-masselotte et du modèle facilement fusible monté sur lui, le porte-masselotte étant revêtu d'une couche d'un réfractaire ou autre matière convenant pour la fabrication du moule.
La fig. 12 représente l'ensemble de la'fig. 11 monté dans le châssis de moulage, qui a été complètement rempli d'une matière d'encastrement convenable.
La fig. 13 est une vue en plan d'une plaque de base de construction modif iée.
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La fig. 14 est une coupe verticale par la ligne 14-14 de la f ig. 13.
La fig. 15 est une coupe partielle représentant le traitement spécial et les incisions ou fentes pratiquées dans le corps flexible du moule en caoutchouc pour faciliter son enlèvement d'un modèle profondément évidé.
La fig. 16 est une vue schématique représentant une opération spéciale du procédé.
La fig. 17 est une vue en élévation à grande échelle d'une bague établie suivant l'invention et supposée d'un modèle ordinaire pour simplifier le dessin.
La fige 18 est une coupe des sections séparables du moule flexible dans la position d'assemblage.
La fig. 19 est une coupe du modèle fusible encastré dans le moule final.
La fig. 20 est une vue en élévation avec coupe verticale partielle représentant une disposition se prêtant au moulage centrifuge du modèle fusible ainsi que de l'article final.
En raison des dépenses qu'entraîne la fabrication des articles de joaillerie en platine, des tentatives nombreuses et coûteuses ont été faites par de grosses entreprises s'occupant de la fabrication et de l'affinage du platine en vue de permettre de fabriquer d'une manière satisfaisante par moulage, à l'aide de ce métal, de petits articles de joaillerie et autres objets à un état tel qu'ils 'n'entraî- nent que le minimum de perte de matière et de temps dans l'exécution des opérations',de finissage. Toutefois, l'examen des méthodes antérieures a révélé d'une façon indiscutable
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que toutes les tentatives de ce genre avaient échoué ou été suivies de si peu de succès qu'elles n'avaient pas encouragé les chercheurs à aborder la fabrication industrielle sur une grande échelle.
Avant la présente invention, jamais personne n'était parvenu à fabriquer par moulage des articles en pla- tine de forme compliquée d'une manière,satisfaisante.
Parmi les causes de ces défauts, tels que la fragi- lité et la porosité, on citera: 1 - la difficulté de commander le platine fondu; 2 - le fait que ,la fusion de la matière d'encastrement avec une partie du corps de la pièce moulée donnait lieu à des défauts tel que le caractère cassant et la porosité ; 3 - la destruction du moule par le platine fondu et/ou la chaleur appliquée pour fondre le platine; 4 - le fait que, lorsque le platine entrait en contact avec les parois du , moule, des gaz étaient engendrés qui détruisaient les surfaces et le corps des pièces moulées; 5 - la tendance prononcée du platine à absorber le carbone ou des gaz de genres divers, en donnant naissance à des soufflures.
L'art du moulage d'articles en or s'est développé davantage en raison des moindres difficultés rencontrées, et l'on a pu fabriquer de temps à autre avec un certain succès des pièces moulées en or assez simples, telles que des bagues d'un modèle ordinaire. Toutefois, même dans le cas de l'or, lorsque les pièces moulées ont une forme compliquée, surtout lorsqu'elles présentent de petites dépressions, perforations et/ou évidements, il n'existait, antérieurement à cette in- vention, aucun procédé se prêtant à la fabrication industriel- le d'objets satisfaisants de ce genre par moulage, à l'excep- tion de celui faisant l'objet du brevet français n 795.197 du 24 Septembre 1936 au nom de l'inventeur, et dont la présente
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invention est un perfectionnement.
On a éprouvé cette difficulté même dans le cas de bagues, broches, et autres articles de joaillerie, etc., faits de métaux plus communs tels que l'argent, le nickel, l'étain, le cuivre etc., et leurs alliages, lorsque ces articles étaient de forme compliquée.
Le présent procédé rend possible la fabrication peu coûteuse d'articles de joaillerie en platine, or et autres métaux et possède l'avantage supplémentaire de permettre le moulage d'objets de ce genre qui reproduisent si fidèlement le modèle initial qu'ils en constituent une réplique ou une contre-partie absolument parfaite en un métal quelconque précieux ou commun - ou en un alliage quelconque de ces métaux.
Parmi d'autres buts et avantages de ce procédé, on citera : un moule perfectionné en caoutchouc, matière plastique ou autre matière, ce moule étant composé de plusieurs pièces; et un procédé pour l'établir ; moule perfectionné pour le moulage direct du platine et autres métaux et alliages du groupe du platine et des autres métaux de point de fusion élevé et pour le moulage de pièces de forme compliquée en métaux et alliages plus communs ; articles et objets en platine ou autres métaux ou alliages sus-mentionnés de forme compliquée fabriqués par moulage, à titre de produits indus- triels nouveaux ; procédé perfectionné pour traiter une matière d'encastrement plastique par divers moyens comprenant l'application d'un vide ;
l'encastrement d'un modèle par divers moyens comprenant l'application d'un vide.
En se référant particulièrement aux dessins, les fig. 1 et 2 représentent un modèle 15, qui peut être fait de laiton, d'argent, de bois ou de toute autre matière convena-
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ble et qui doit être exécuté avec soin puisque la pièce moulée finale le reproduira fidèlement, en tenant dQment compte du retrait qui se produit dans 1'opération de moulage.
Ce modèle présentera les mêmes parties évidées, dépressions et/ou perforations que celles qu'on désire dans l'article fini.
Le modèle est utilisé pour établir le premier moule, qui, dans l'exemple représenté, comprend une plaque de base 16, telle que la plaque plane représentée par la fig. 3, et une masse de matière plastique 17, telle qu'une masse de plâtre à modeler humide ou d'une substance analogue, qui peut, comme représenté sur la fig. 3, être placée sur la plaque 16 sous forme d'une plaque molle. De préférence, on soumet d'abord la matière plastique à un traitement propre à en éliminer les bulles d'air, de façon à en augmenter grandement la solidité et la densité et à créer par conséquent un moule présentant une surface extrêmement lisse On a constaté qu'un traitement par le vide réalise ce résultat-d'une façon sati sf ai sant e .
Le modèle 15, qu'on peut d'abord.plonger dans de la cire fondue pour en remplir toutes les perforations et traiter, par exemple racler, de façon à éliminer toute cire en excès en tout point désiré, est placé sur la matière plastique 17 et peut être pressé dans cette matière jusqu'à ce qu'il y ait été noyé ou encastré à une profondeur convenable: On peut alors noyer partiellement dans la matière plastique un organe 18 servant à former un trou de coulée, au contact du modèle 15, comme représenté sur la figé 4', et pratiquer dans la matière plastique exposée, soit avant qu'elle ait fait
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prise, soit après, une série de trous, rainures, saillies ou autres modifications superficielles, généralement indiqués en 19. De préférence ces trous ou éléments analogues entourent étroitement le modèle lui-même.
Lorsque la matière plastique 17 est devenue suffisamment dure ou sèche et qu'on s'est débarrassé de la cire, on superpose à la matière plastique et/ou autre support, comme représenté sur la fig. 5, un châssis 20, possédant de préférence la forme rectangulaire représentée, avec une grande ouverture centrale 20a, de sorte que le modèle 15 se trouve approximativement centré dans le châssis, avec l'élément 18 servant à former le trou de coulée s'étendant jusqu'à l'une des parois intérieures du châssis.
Comme représenté à titre d'alternative, en particulier par les figures 13 et 14, la plaque de base peut comprendre une plaque maîtresse sensiblement plate 16', en métal ou autre matière convenable, sur la surface de laquelle sont matricés ou pratiqués de quelque manière permanente des trous, rainures, saillies etc., convenables, tels que ceux indiqués en 19'. Une cavité ou perforation est prévue dans la plaque de base 16' pour recevoir une certaine quantité de matière plastique 17', telle que du plâtre à modeler humide, ou une substance analogue, dans ou 'sur laquelle le modèle 15 peut être noyé ou encastré de façon à laisser une partie convenable du dit modèle exposée.
Pour exécuter des moules à bagues ou anneaux, la cavité peut avantageusement présenter un évidement ou rainure moins profond 2 qui communique avec la cavité principale 1 et qui entoure une partie formant moyeu de la plaque de base, partie sur laquelle un noyau détachable 4
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est destiné à être placé et repéré à l'aide de saillies ou goujons et creusures entrant mutuellement en prise..
Cette partie formant moyeu 1 peut avoir une forme telle qu'elle s'ajuste exactement contre la surface intérieure de la tête de la bague modèle et, si on le désire, on peut d'abord remplir l'intérieur creux du modèle, jusqu'à une profondeur convenable ou prédéterminée, d'une certaine quantité de la matière de base plastique, comme représenté en 17",la pro- fondeur pouvant être déterminée exactement par la présence temporaire d'une certaine quantité de cire dans les perforations ou trous de perçage, comme représenté en 5 (f ig. 14).
Lorsque le support a été terminé et convenablement divisé autour du modèle, on peut le chauffer suffisamment pour enlever ou disperser la cire des perforations ou trous de perçage du modèle.
Une rainure 2' partant de la cavité 2 peut être pratiquée dans la plaque 16', cette rainure étant destinée à recevoir un tube formeur 18' servant à constituer le trou de coulée. Comme représenté, ce tube formeur est élargi à son extrémité intérieure, où il bute contre le modèle et est noyé dans la matière plastique 17'. Un élément formeur 18" de forme semi-sphérique ou d'une autre forme propre à constituer une embouchure de trou de coulée coopère avec le tube formeur 18', dont il peut d'ailleurs faire partie intégrante. Cet élément formeur 18" repose à plat contre la face intérieure du châssis de retenue 20' qui, dans ce cas, est assemblé directement avec la plaque de base permanente ou maîtresse 16'.
On peut utiliser l'une quelconque de ces, deux types de plaque de base, ou n'importe quel autre type approprié, sans que ceci ait aucun effet sur les stades subséquents du
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procédé. On place à l'intérieur du châssis (fig. 6) du caoutchouc non vulcanisé, qui peut être sous forme d'un bloc 21 ayant été découpé pour remplir l'ouverture 20a de l'une ou l'autre des plaques de base, en contact avec le modèle 15 et la matière plastique 17 qui a maintenant fait prise, et l'on chauffe à une température de vulcanisation tout l'ensemble comprenant la plaque de base, le modèle, le châssis et le caoutchouc, pendant qu'on soumet la surface exposée du caoutchouc à une pression pendant le temps nécessaire pour assurer l'écoulement du caoutchouc autour du modèle.
Le caoutchouc, qui est de préférence d'un type analogue à une gomme molle, doit être d'un genre tel qu'il ne risque pas de détériorer le modèle, si celui-ci est en métal, et il faut aussi qu'il puisse être séparé proprement du modèle.
Au lieu d'utiliser le caoutchouc ou une autre matière similaire ou souple pour le moule initial, on peut utiliser d'autres matières telles que, par exemple, la matière connue sous la marque de fabrique "Bakelite" le plâtre à modeler ou certains métaux, par exemple le métal dont sont faits les caractères d'impression, le métal Wood, ou même utiliser plusieurs métaux, ces diverses matières pouvant être coulées avec l'aide d'une force appliquée ou être moulées contre la surface exposée du modèle, ou bien encore appliquées sous forme d'un revêtement ou dépôt, de toute autre manière appropriée. Alors que, sous certaines conditions, ces matières peuvent être substituées au caoutchouc, on a constaté que le caoutchouc donne des résultats plus réguliers et est généralement préférable.
Après vulcanisation du caoutchouc, ou achèvement de la première partie du moule, quelle que soit la matière de
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moulage, on enlève la plaque de base 16 (ou 16') et la matière plastique 17 (ou 17') pour exposer le modèle, et l'on retourne la section de moule 22, comme représenté. sur la fig. 7. On nettoie alors cette section pour en enlever toutes les tra- ces de la matière d'encastrement plastique 17 ou 17' et l'on étale sur la surface de séparation du moule en caoutchouc . nettoyé un produit propre à faciliter la séparation, tel qu'une huile ou une poudre qui ne détériore pas le caoutchouc.
Dans l'opération suivante, on place sur le châssis 20 un châs- sis 23 qui lui est analogue et complémentaire et qui, de préférence, lui est verrouillé, par exemple à l'aide de goujons appropriés engagés dans des trous 20b prévus d'avance. On place alors une seconde masse de caoutchouc non vulcanisé 24, sous forme d'un bloc ou d'une plaque, dans l'ouverture 23a du châssis complémentaire et on vulcanise cette masse pendant qu'elle est pressée contre et en contact intime avec la partie exposée du modèle et la surface de séparation traitée de la section de moule précédemment vulcanisée de¯ la fig.7.
Le produit de cette seconde opération de vulcanisation est une seconde section de moule 25 (fig. 9), qui peut ou non être essentiellement identique à la première, suivant que le modèle lui-même est symétrique ou non. Dans tous les cas, la seconde.section de moule s'ajuste à l'autre côté initialement encastré ou noyé du modèle (qui peut ne pas être symétrique par rapport au plan de séparation), et cette section présente des trous à goujons 25a ou des éléments équivalents disposés de façon à coïncider avec les goujons qui avaient été constitués dans la première section de moule à l'aide des trous ou modifications équivalentes de surface 19 dans la matière plastique.
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Les deux sections de moule en caoutchouc qui coïncident et qui ont ainsi été formées autour du modèle sont représentées sur la fig. 18 du dessin. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, ces deux sections sont destinées à être utilisées pour le moulage d'un modèle en cire ou autre matière facilement fusible, préparatoirement à l'établissement du moule final.
L'opération suivante consiste par conséquent à inciser ou entailler les deux sections de moule en caoutchouc séparées en divers points choisis, de façon qu'elles puissent être facilement enlevées du modèle de cire ou autre modèle aisément fusible P, qui est destiné à être coulé dans ce moule. Si le modèle doit avoir une forme très simple, il peut ne pas être nécessaire d'inciser les sections, étant donné que la flexibilité des dites sections peut être suffisânte pour qu'on puisse les séparer manuellement du modèle.
Toutefois, si le modèle est compliqué, cetbe opération devient nécessai re. La position, la direction et le nombre des parties incisées seront déterminés par la forme particulière de l'objet, le but visé étant d'assurer la séparation du moule en caoutchouc d'avec le modèle, qui peut être en cire, sans que celui-ci risque d'être déformé ou de subir aucune autre détérioration et sans influer d'une façon nuisible sur l'exactitude ou les détails du moule. Par exemple, on a représenté sur la fig. 15 une portion de moule en caoutchouc située à l'intérieur d'un modèle P' présentant des parties profondément évidées, et dont le volume peut être diminué par l'introduction d'un instrument pointu chauffé de façon à constituer une cavité 8.
De plus, une série de fentes ou incisions sont pratiquées sur les cotés opposés de façon
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qu'elles s'étendent sur une partie de la dimension transversale du corps du moule et que les portions respectives aient la possibilité de fléchir aisément lorsqu'on les extrait de l'intérieur par l'ouverture 10 du modèle.
Avant de couler le modèle en cire ou autre matière, on peut recouvrir la surface de coïncidence des sections de moule, d'un fluide ou autre substance ou lubrifiant propre à faciliter leur séparation. On utilisera de préférence comme substance de ce genre une huile qui ne risque pas de détériorer le caoutchouc, par exemple l'huile de ricin. Si le modèle doit être fait à l'aide d'uh métal aisément fusible, tel que le métal Wood, la matière de séparation peut affecter la forme d'une poudre sèche. Les sections de moule sont appliquées l'une contre l'autre et fixées l'une à l'autre d'une façon suffisamment légère pour éviter leur déformation, quoique suffisamment ferme pour assurer une reproduction fidèle du modèle initial ; et le moule flexible est maintenant prêt pour le moulage du modèle en cire ou autre matière aisément fusible.
On place alors de préférence le moule flexible dans une machine à mouler centrifuge. Ces machines sont bien connues et couramment utilisées dans l'industrie, un exemple d'une telle machine étant indiqué sur la fig. 20, qui représente schématiquement un moule en position dans cette machine.
Au lieu d'utiliser une machine de èe genre, on peut mouler le modèle par une force centrifuge exercée manuellement, par exemple, en faisant tournoyer dans l'espace le moule fixé à l'extrémité d'une corde. On coule alors la matière liquide à modèle dans le trou de coulée du moule, et l'on fait aussitôt
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tourner celui-ci comme on l'a dit plus haut. On enlève le moule de la machine après que le modèle a été formé, et on sépare soigneusement les sections du modèle, par exemple en les pliant autour des lignes d'incision sus-mentionnées (lorsque de telles incisions ont été jugées désirables ou nécessaires), de façon à séparer le moule du modèle sans abîmer ni l'un ni l'autre.
L'expérience a démontré qu'il est très important dutiliser la force centrifuge pour le moulage d'un modèle en cire ou autre matière aisément fusible dans un moule en caoutchouc, pour cetbe raison que la force centrifuge agit d'une manière particulière et propre à obliger la cire fondue ou autre matière à modèle à remplir complètement la cavité de moulage, tout en permettant l'échappement de tout l'air par le centre du modèle pendant que la cire ou matière analogue est encore liquide, le résultat étant de constituer un modèle qui est une reproduction parfaite de la cavité de moulage.
Ainsi, l'air susceptible d'avoir été emprisonné dans une creusure du moule sera repoussé dans la masse du liquide sous la pression qui lui est appliquée, et la matière liquide pénétrera dans la creusure pendant qu'il en expulse l'air et se solidifiera progressivement au contact de la paroi de la creusure jusqu'à ce que la limite extrême ait été atteinte, les cavités les plus fines étant ainsi complètement remplies. Il est essentiel d'appliquer soit la force centrifuge, soit une pression, pour autant qu'il s'agit d'une fabrication industrielle, si l'on veut obtenir des modèles parfaits faits d'une matière facilement fusible, en particulier de cire, qui est légère, surtout lorsque les modèles ont de faibles dimensions et/ou ont une forme compliquée.
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Comme on l'a dit plus haut, on peut, au lieu de cire, utiliser des alliages fusibles, tels que le métal Wood, et ceci peut d'ailleurs être préférable lorsque le modèle est relativement gros et serait par conséquent sujet à se contracter dans une mesure trop grande s'il était moulé en cire.
Lorsque le modèle est fait d'alliages aisément fusibles, on peut le plonger dans une solution de cire pour remplir les très petits pores ou imperfections que le métal est susceptible de présenter. Il en résulte un produit final supérieur parce que, de cette manière, la formation d'une couche d'oxyde sur le métal est pratiquement évitée pour cette raison que la cire se comporte à la façon d'un agent de séparation lorsqu'on chauffe pour enlever le modèle facilement fusible du moule, de telle sorte qu'elle provoque l'étalement ou la séparation du modèle d'avec le moule, avec le minimum de dérangement ou' de dépôt de laitier sur les surfaces de la cavité du moule fini.
La tige-masselotte destinée au modèle est introduite dans un porte-masselotte 26 (fig. 10) et assemblée avec le modèle. De préférence, le porte-masselotte est fait de caoutchouc et muni d'un rebord annulaire 26a qui enserre à friction un châssis 27 (de préférence constitué par un cylindre en métal) destiné à entourer le modèle et à maintenir une masse de'matière d'encastrement. Le porte-masselotte 26 est muni d'un moyeu 26b qui fait corps avec lui et présente un ou plusieurs trous 26c destinés à recevoir un ou plusieurs des modèles fusibles tels que celui représenté.
Si le produit final doit être en platine, on traite de préférence le modèle en cire ou en métal fusible maintenu
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par le porte-masselotte 26 (fig. 10) par un liquide tel que le silicate de sodium de façon à éliminer toute trace d'huile de la surface, afin d'assurer une meilleure adhérence de la matière d'encastrement, et à exclure l'air des petits trous, angles, ou perforations, afin que la dite matière puisse occuper complètement tous Les espaces libres.
On plonge alors le modèle, de préférence, dans un mélange de silice, qui peut contenir une poudre de silice agglomérée par un liant (par exemple le silicate de sodium), qui ne donne naissance qu'à une quantité minimum de gaz lorsqu'il est exposé à la température très élevée du platine fondu, et de la glycérine ou de la soude caustique, par exemple, pour empêcher la formation d'une peau dure, augmenter l'élasticité et retarder la déformation pendant le séchage. Dans d'autres cas, l'oxyde de magnésium ou d'autres matières convenables peuvent être utilisés pour accélérer la prise.
Il est préférable de traiter le mélange de silice pour en éliminer l'air ou d'autres gaz qu'il est susceptible de contenir, ce traitement consistant, de préférence, à soumettre ce mélange à un vide, par- exemple de la manière représentée sur la fig. 16. On place le récipient a contenant le mélange sur une plaque b montée sur des ressorts ± au-dessus d'une came rotative ou d'un autre organe vibratoire d de façon que, lorsqu'on abaisse la plaque, elle vienne au contact du dit organe. Une cloche e communiquant par un tube f, représenté schématiquement, avec une pompe à vide con- venable est placée au-dessus du récipient a et, lorsque des vibrations sont produites, la pompe à vide aspire l'air ou d'autres gaz du mélange.
L'encastrement du platine peut aussi être effectué de la manière que l'on décrira au sujet
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du moulage de l'or, de l'argent, etc., le modèle étant dans ce cas entouré de la matière d'encastrement, puis soumis à 'un vide, avec ou sans vibrations.
Le mélange de silice revêt le modèle d'une couche initiale et fortement adhérente 28,de matière d'encastrement, laquelle couche,recouvre toutes les surfaces du modèle, de sorte que, après cette opération, le modèle apparaît sensi- blement comme le montre le profil irrégulier de la fig. 11.
A la suite de ce traitement, on peut sécher le modèle encas- tré, soit à l'air libre soit dans une étuve, ce chauffage était suffisamment modéré pour qu'il ne risque pas de provoquer la fusion du modèle. Le modèle revêtu peut aussi être traité par une huile, cire ou solution acide, de façon à rendre l'en- castrement moins sujet à être attaqué par l'eau, afin que la vapeur d'eau qui se dégage d'une couche d'encastrement secon- daire accours du séchage n'attaque pas le liant de la couche de silice.
Dans cet état, le modèle est maintenant prêt à recevoir la matière d'encastrement finale et, à cet effet, on place un châssis 27 sur le porte-masselotte et tasse la matière d'encastrement ou autre matière de remplissage dans l'espace ménagé entre le modèle et la ou,les parois du châssis de façon à remplir complètement cet espace.
'Si on le désire, on peut chauffer un modèle de cire revêtu à une température suffisamment élevée pour provo- querla pénétration ,de la'cire dans les très petits pores du revêtement, afin de mieux protéger celui-ci contre les effets de l'humidité et de la vapeur d'eau engendrée lors du séchage subséquent. Le revêtement peut alors être une gaine creuse faite de silice traitée à la cire ou d'une matière analogue, ne contenant pour ainsi dire pas de cire
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intérieurement,et si on le désire, on peut élever la température suffisamment pour que le revêtement se convertisse en une enveloppe de silice complètement calcinée, analogue à une enveloppe de porcelaine.
Le moule final 40 ainsi constitué autour du modèle en cire ou autre matière aisément fusible est représenté sur la fig. 19. Ce moule est une contre-partie exacte du modèle en cire, qui est lui-même une contre-partie du modèle initial.
Pour préparer le moule destiné à recevoir le platine fondu ou autre métal ou alliage de point de fusion élevé, il est important d'enlever complètément ou détruire toutes les traces du modèle de cire et tous les dépôts de carbone ou d'autres matières étrangères ou indésirables susceptibles d'avoir été laissés dans le moule sous forme de résidus. On peut effectuer cette élimination en portant et maintenant pendant un temps suffisant, l'encastrement ou le moule au rouge, la température pouvant être supérieure à 650 . Il est préférable de couler le platine dans le moule ainsi préparé lorsque la matière d'encastrement s'est quelque peu refroidie, par exemple à environ 426 .
Le traitement thermique auquel on soumet ainsi la matière d'encastrement modifie les caractéristiques de cette matière, de telle sorte qu'elle est rendue apte à être placée au contact du platine fondu en ne provoquant que le minimum de formation de gaz, d'éruption ou d'effets indésirables et, par conséquent, on obtient des pièces moulées plus douces et de grain plus régulier, le métal étant exempt,; de la porosité et du caractère fragile que présentaient jusqu'à ce jour toutes les pièces obtenues dans les essais de moulage du platine.
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Un facteur qui contribue au moulage satisfaisant du platine et de métaux et alliages analogues ou de point de fusion élevé, réside aussi dans le choix d'un réfractaire convenable, ainsi que d'un liant destiné à ce réfractaire, pour constituer un revêtement susceptible de recevoir le platine fondu avec le minimum de formation de gaz et le minimum d'effets nuisibles sur la pièce moulée résultante.
La silice est préférée parce qu'on peut facilement la retirer des évidements, perforations et dépressions à l'aide d'acides, mais on peut aussi utiliser d'autres réfractaires appropriés, tels que l'alumine, le silicate de zirconium, etc, avec un liant convenable, ces autres réfractaires donnant toutefois lieu à des difficultés différentes pour l'élimination de la matière de la pièce moulée.
Le moulage proprement dit du platine est effectué d'une manière très analogue à celle qui a été adoptée pour le modèle en cire, c'est-à-dire, par l'application d'une force centrifuge, sous une vitesse de rotation relativement élevée et aux températures beaucoup plus élevées qu'exige la fusion du platine. De cette façon, le platine est rapidement moulé avant qu'il ait eu la possibilité de se refroidir, et l'air ou gaz emprisonné est refoulé hors du moule en raison de la densité relativement plus élevée du platine.
Lorsqu'on désire une pièce moulée en or ou en alliage d'or ou une pièce moulée faite d'un métal quelconque dont le point de fusion est de beaucoup inférieur à celui du platine, auquel cas on peut utiliser un simple encastrement en plâtre, on peut traiter le modèle fusible par un liquide (par exemple un alcool) pour en éliminer l'huile qu'il est susceptible de contenir et permettre à la matière d'encastre-
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ment d'adhérer et de remplir toutes les petites cavités, perforations, angles ou creux avec le minimum d'air emprisonné, ce qui assure un moulage plus parfait.
On revêt alors ou recouvre un modèle de ce genre d'une matière d'encastrement qui est de préférence un mélange de silice et de plâtre à modeler, qui peut avoir été traité par le vide, par des vibrations ou par un mécanisme vibratoire à vide tel que celui dont il a été déjà question, en vue de l'élimination de toutes les bulles d'air. Ces traitements peuvent être effectués soit avant l'application de la matière sur le modèle, soit pendant qu'on effectue cette application, soit à la fois avant et pendant l'application. Dans certains cas, on ajoute à ce mélange une petite quantité d'alcool, ce qui a l'avantage de provoquer l'adhérence de la matière d'encastrement au modèle et de constituer une couche blanche adhérente sur toutes les surfaces du dit modèle. On place alors le châssis 27 sur le porte-masselotte 26 autour du modèle revêtu.
On verse alors dans le châssis une nouvelle quantité de matière d'encastrement (dont la qualité ou le caractère peuvent être différents de ceux de la matière de revêtement) et on lui permet de faire prise, ou bien on peut tasser modérément une matière d'encastrement convenable, telle que l'argile ou du sable humide, dans la position voulue pour supporter le revêtement d'encastrement. On enlève le tube destiné à former la masselotte, et le châssis est prêt pour la cuisson en vue de l'enlèvement du modèle fusible.
Dans le cas de certains types de modèles présentant de petites cavités ou perforations, il est très difficile d'encastrer le modèle sans y emprisonner de l'air, malgré les précautions décrites plus haut. On peut toutefois y parvenir
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en revêtant le modèle d'une matière d'encastrement plus ou moins liquide et en le soumettant alors à l'action d'un vide, avec ou sans vibrations, ce traitement ayant pour effet d'é- liminer tout l'air emprisonné à la pression atmosphérique. La matière d'encastrement est alors refoulée dans les cavités ou perforations les plus fines et les remplit sans emprisonner l'air.
Lorsqu'il s'agit d'exécuter des travaux extrêmement fins, on peut traiter par le vide la matière d'encastrement, avant de la placer autour du modèle, pour en éliminer les bulles d'air, et on peut alors réaliser le vide de la façon qui vient d'être décrite ; bien on peut d'abord traiter séparément le modèle et la matière d'encastrement dans une chambre à vide, et noyer ensuite le modèle dans la matière d'encastrement traitée par le vide, avant que le vide ait été supprimé, que ce traitement soit ou non accompagné de vibrations.
Quel que soit le métal dont est faite la pièce moulée finale (platine, etc.,) on chauffe le châssis à une température qui fond le modèle, cette'température étant sus- ceptible de créer une légère pression due à l'humidité ré- sultant de la vaporisation de la matière d'encastrement.
Cette pression tend à repousser le modèle à l'écart des sur- faces de la cavité et à l'expulser par le trou de coulée, ce qui laisse les dites surfaces absolument propres. A titre d'alternative, on peut, comme on l'a déjà dit, contraindre la cire par la chaleur à pénétrer dans la matière d'encas- trement de façon que celle-ci l'absorbe lorsqu'elle est de- venue parfaitement sèche à des températures plus basses. Ce dernier procédé n'est toutefois pas le procédé préféré, car il existe toujours un risque qu'une certaine quantité de
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poussières, scories ou matières étrangères (provenant de la surface ou corps de la cire) s'accumule sur les parois de la cavité et donne un moulage imparfait.
Lorsque le moule est à l'état voulu pour la coulée finale, on le place de préférence dans une machine à mouler centrifuge pour effectuer la coulée de la manière prescrite.
Au lieu d'une force centrifuge, on pourrait avoir recours à une pression ou à un vide, si la nature du métal ou alliage permettait une telle variation. Lorsque l'opération de coulée est terminée, on peut laisser tomber le châssis dans de l'eau et l'y laisser un temps suffisant pour faciliter l'enlèvement de la matière d'encastrement d'avec la pièce moulée. Dans le cas du platine, on peut décaper la pièce moulée par un acide tel que l'acide fluorhydrique pour éliminer toute la matière d'encastrement, avant les opérations de finissage finales.
Le mélange de silice et de silicate de sodium, qui constitue la matière d'encastrement première ou intime ; et le mélange à base de plâtre à modeler, qui constitue la matière d'encastrement secondaire ou extérieure, peuvent, bien qu'ils aient été indiqués par ce que jugés préférables comme matières d'encastrement pour le moulage du platine, être remplacés par un mélange plastique de silice'ou d'alumine et de gel de silice, ou par des matières d'un genre analogue, le cas échéant additionnées d'une petite quantité d'un accélérateur convenable, tel que l'oxyde magnésium, ou de tout agent retardateur propre à accélérer la prise initiale.
Par exemple, on peut mélanger du silicate de tétra- éthyle liquide avec une petite quantité d'eau ayant été additionnée de quelques gouttes d'un acide, tel que l'acide chlorhydrique, pour provoquer une hydrolyse partielle, ainsi que d'un peu d'alcool, pour faciliter le mélange. Une fois chauffé
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et agité, ce mélange donne un liant qui peut être mélangé en proportion convenable avec un réfractaire approprié tel que la silice. Au lieu d'utiliser de l'oxyde de magnésium, on peut favoriser la prise initiale par chauffage, et l'on peut facultativement choisir n'importe quel liant approprié, tel que, par exemple, les gels siliceux, les ciments à l'acide phosphorique, les ciments à l'oxyde de magnésium et divers ciments à base de sels oxydes.
On a précédemment indiqué le platine comme étant le métal le plus sujet à occasionner des difficultés lors du moulage, mais il est bien entendu que le platine du commerce et les alliages de platine du commerce, spécialement le platine-iridium, sont également compris dans cette invention, car on utilise rarement le platine pur dans l'art de la joaillerie et le terme "platine" doit être interprêté comme comprenant les alliages ou métaux apparentés qui donnent lieu-, à des difficultés du même ordre et dont le moulage sera facilité entièrement ou en partie par le présent procédé.
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de pièces moulées de forme compliquée à partir de métaux dont les températures de fusion peuvent varier de Va- leurs très faibles à une valeur qui'excède même de beaucoup les points de fusion du platine ou du platine-iridium. Il s'ensuit que ce procédé ne doit pas être considéré comme étant exclusivement applicable à la fabrication d'articles de joaillerie, et que c'est plutôt un procédé permettant de fabriquer des pièees moulées de forme compliquée à l'aide de presque tous les métaux et de la plupart des alliages connus.
La pièce moulée résultante, qu'elle soit en platine, en or, en argent ou en tout autre métal, n'exige plus que
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des opérations de finissage extrêmement simples pour être prête pour la vente. La seule partie de cette pièce qui exige une opération de finissage grossière est la partie 11 (fig.17), endroit où la masselotte se raccorde à la pièce, cette partie pouvant être finie par limage, meulage, fraisage, etc. Le traitement au bufle et le polissage peuvent ainsi être effectués directement sur l'article tel qu'il est retiré du moule. Il s'ensuit que, dans la pratique, ce procédé a permis de réaliser de très grandes économies, en particulier dans la fabrication industrielle des articles de joaillerie fine.
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"IMPROVEMENTS IN PLATINUM MOLDED PARTS AND PROCESS AND DEVICE FOR MOLDING PLATINUM AND OTHER METALS"
The present invention relates to the molding of metals such as platinum for the manufacture of objects of more or less complicated shapes and to the art of making jewelry items, dental moldings and other small metal objects of complicated shape. and having fine details, one of its objects being to effect the molding of such articles by an improved process or means.
The present invention further comprises, as new industrial products, parts cast in platinum and other metals by the process according to the invention or its equivalents.
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Another object of this invention is to enable the execution of complicated pulleys which resemble the initial and finished product so closely that the slow and tedious work of shaping and chasing associated with current molding processes is avoided. Moldings obtained as described can be used, for example, in jewelry, dentistry and other branches of industry.
Other objects and) characteristics of the invention, as well as the various stages of the present improved process and the advantages which it provides compared to everything that was known to date, will be demonstrated during the description. which follows a process suitable for the molding of objects in platinum, gold and other metals or alloys, and in particular articles of jewelry, more especially of complicated shape, such as those having recesses, recesses and perforations , on the one hand, and certain preferred apparatus and materials for the practice of the invention, on the other hand.
The way of achieving the above-mentioned objects will be described below in more detail, with reference to the accompanying drawings in which:
Fig. 1 is an elevational view of a model intended to be reproduced according to the invention.
Fig. 2 is a side view of this model.
Fig. 3 is a perspective view of a plastics coated base plate used to make or shape a flexible mold.
Fig. 4 is a plan view showing the base plate and the model embedded in the plastic material to a predetermined depth.
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Fig. 5 is a plan view showing a frame surrounding the built-in model and the plastic of FIG. 4.
Fig. 6 is a perspective view showing a mass of unvulcanized rubber or the like placed in the frame of FIG. 5.
Fig. 7 is a bottom view of the frame of FIG. 6, the rubber having been vulcanized, the plastic material being assumed to be broken to expose the previously embedded part of the model.
Fig. 8 is a perspective view showing a second frame placed on the frame of FIG. 7 and a second mass of rubber or similar material contained in this sepond frame and ready to be vulcanized to form the other half of the flexible mold around the model.
Fig. 9 is a plan view of the second half of the flexible mold.
Fig. 10 is an elevational view of a model of easily fusible material formed in the mold and mounted on a rubber weight holder.
Fig. There is an elevational view with partial vertical section of the weight holder and the easily fusible model mounted thereon, the weight holder being coated with a layer of a refractory or other material suitable for the manufacture of the mold.
Fig. 12 represents the whole of Fig. 11 mounted in the mold frame, which has been completely filled with a suitable embedding material.
Fig. 13 is a plan view of a base plate of modified construction.
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Fig. 14 is a vertical section through line 14-14 of fig. 13.
Fig. 15 is a partial section showing the special processing and the incisions or slits made in the flexible body of the rubber mold to facilitate its removal from a deeply recessed pattern.
Fig. 16 is a schematic view showing a special operation of the method.
Fig. 17 is an enlarged elevational view of a ring made in accordance with the invention and assumed to be of an ordinary model to simplify the drawing.
Fig 18 is a section through the separable sections of the flexible mold in the assembly position.
Fig. 19 is a sectional view of the fuse model embedded in the final mold.
Fig. 20 is an elevational view in partial vertical section showing a suitable arrangement for centrifugal molding of the fusible model as well as the final article.
Due to the expense of manufacturing platinum jewelry, numerous and expensive attempts have been made by large firms engaged in the manufacture and refining of platinum to enable the manufacture of a platinum. satisfactorily by molding small articles of jewelry and other articles with this metal to such a condition as to cause only the minimum loss of material and time in the performance of operations ', finishing. However, an examination of the previous methods has revealed unmistakably
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that all such attempts had failed or were so unsuccessful that they did not encourage researchers to approach industrial manufacturing on a large scale.
Before the present invention, no one had succeeded in molding complicated shaped platinum articles in a satisfactory manner.
Among the causes of these defects, such as brittleness and porosity, we can cite: 1 - the difficulty of controlling the molten platinum; 2 - the fact that, the fusion of the embedding material with a part of the body of the molded part gave rise to defects such as brittleness and porosity; 3 - destruction of the mold by the molten platinum and / or the heat applied to melt the platinum; 4 - the fact that, when the platinum came into contact with the walls of the mold, gases were generated which destroyed the surfaces and the body of the molded parts; 5 - the pronounced tendency of platinum to absorb carbon or gases of various kinds, giving rise to blowholes.
Due to the less difficulty encountered, the art of casting gold articles developed further, and quite simple gold castings, such as gold rings, have been produced from time to time with some success. 'an ordinary model. However, even in the case of gold, when the castings have a complicated shape, especially when they have small depressions, perforations and / or recesses, prior to this invention, no process existed. lending to the industrial manufacture of satisfactory objects of this kind by molding, with the exception of that which is the subject of French patent n 795,197 of September 24, 1936 in the name of the inventor, and of which the present
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invention is an improvement.
This difficulty has been experienced even in the case of rings, brooches, and other articles of jewelry, etc., made of more common metals such as silver, nickel, tin, copper etc., and their alloys, when these articles were of complicated form.
The present process makes possible the inexpensive manufacture of jewelry articles of platinum, gold and other metals and has the additional advantage of allowing the molding of such articles which so faithfully reproduce the original pattern as to constitute one. absolutely perfect replica or counterpart in any precious or common metal - or any alloy of these metals.
Among other objects and advantages of this method, mention will be made of: an improved mold made of rubber, plastic or other material, this mold being composed of several parts; and a method for establishing it; advanced mold for direct casting of platinum and other metals and alloys of the platinum group and other high melting point metals and for the casting of complicated shaped parts of more common metals and alloys; articles and articles of platinum or other aforementioned metals or alloys of complicated shape produced by molding, as new industrial products; an improved method of treating plastic embedding material by various means including applying a vacuum;
embedding a model by various means including the application of a vacuum.
With particular reference to the drawings, Figs. 1 and 2 show a model 15, which can be made of brass, silver, wood or any other suitable material.
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This should be done with care since the final molded part will faithfully reproduce it, taking due account of the shrinkage that occurs in the molding operation.
This model will have the same recesses, depressions and / or perforations as those desired in the finished article.
The template is used to establish the first mold, which in the example shown comprises a base plate 16, such as the planar plate shown in FIG. 3, and a mass of plastic material 17, such as a mass of wet plaster or the like, which can, as shown in FIG. 3, be placed on plate 16 as a soft plate. Preferably, the plastic is first subjected to a treatment suitable for eliminating air bubbles therefrom, so as to greatly increase its solidity and density and consequently to create a mold having an extremely smooth surface. that a vacuum treatment achieves this result in a satisfactory manner.
Model 15, which can first be immersed in molten wax to fill all the perforations with it and treat, for example scraping, so as to remove any excess wax at any desired point, is placed on the plastic material 17 and can be pressed into this material until it has been embedded or embedded to a suitable depth: We can then partially embed in the plastic a member 18 serving to form a tap hole, in contact with the model 15, as shown in fig 4 ', and practice in the exposed plastic material, either before it has made
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taken, either after, a series of holes, grooves, protrusions or other surface modifications, generally indicated at 19. Preferably these holes or the like closely surround the model itself.
When the plastic material 17 has become sufficiently hard or dry and the wax has been removed, it is superimposed on the plastic material and / or other support, as shown in FIG. 5, a frame 20, preferably having the rectangular shape shown, with a large central opening 20a, so that the template 15 is approximately centered in the frame, with the element 18 serving to form the taphole extending to one of the interior walls of the frame.
As alternatively shown, in particular by Figures 13 and 14, the base plate may comprise a substantially flat master plate 16 ', of metal or other suitable material, on the surface of which are stamped or formed in some manner. permanent position of suitable holes, grooves, projections etc., such as those indicated at 19 '. A cavity or perforation is provided in the base plate 16 'to receive a quantity of plastic material 17', such as wet modeling plaster, or the like, in or 'on which the model 15 can be embedded or embedded. so as to leave a suitable part of said model exposed.
To make ring or ring molds, the cavity can advantageously have a shallower recess or groove 2 which communicates with the main cavity 1 and which surrounds a part forming the hub of the base plate, part on which a detachable core 4
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is intended to be placed and marked using protrusions or studs and recesses engaging each other.
This hub portion 1 may be shaped such that it fits exactly against the inner surface of the head of the template ring and, if desired, the hollow interior of the template may first be filled up to to a suitable or predetermined depth of a certain amount of the plastic base material, as shown at 17 ", the depth being able to be determined exactly by the temporary presence of a certain amount of wax in the perforations or holes of drilling, as shown in 5 (fig. 14).
When the backing has been completed and properly divided around the model, it can be heated enough to remove or disperse the wax from the perforations or drill holes in the model.
A groove 2 'starting from the cavity 2 can be made in the plate 16', this groove being intended to receive a forming tube 18 'serving to constitute the tap hole. As shown, this forming tube is widened at its inner end, where it abuts against the model and is embedded in the plastic 17 '. A forming element 18 "of semi-spherical shape or of another shape suitable for constituting a tap hole mouthpiece cooperates with the forming tube 18 ', of which it can moreover be an integral part. This forming element 18" rests on flat against the inside face of the retaining frame 20 'which in this case is assembled directly with the permanent or master base plate 16'.
Any of these two types of baseplate can be used, or any other suitable type, without this having any effect on the subsequent stages of the baseplate.
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process. Unvulcanized rubber is placed inside the frame (fig. 6), which may be in the form of a block 21 having been cut to fill the opening 20a of one or the other of the base plates, in contact with the model 15 and the plastic 17 which has now set, and the whole assembly including the base plate, the model, the frame and the rubber is heated to a vulcanization temperature, while the subjects the exposed surface of the rubber to pressure for the time necessary to ensure the rubber flow around the model.
The rubber, which is preferably of a type similar to a soft gum, should be of such a kind that it does not risk damaging the pattern, if the latter is made of metal, and it should also be can be separated cleanly from the model.
Instead of using rubber or other similar or flexible material for the initial mold, other materials can be used such as, for example, the material known by the trade name "Bakelite", modeling plaster or certain metals. , for example the metal from which the printing characters are made, the metal wood, or even use several metals, these various materials being able to be cast with the help of an applied force or be molded against the exposed surface of the model, or still applied in the form of a coating or deposit, in any other suitable manner. While under certain conditions these materials can be substituted for rubber, rubber has been found to give smoother results and is generally preferable.
After vulcanization of the rubber, or completion of the first part of the mold, regardless of the material of
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molding, the base plate 16 (or 16 ') and the plastic 17 (or 17') are removed to expose the model, and the mold section 22 is inverted as shown. in fig. 7. This section is then cleaned to remove all traces of the plastic embedding material 17 or 17 'and spread over the separation surface of the rubber mold. cleaned with a clean product to facilitate separation, such as an oil or a powder which does not damage the rubber.
In the following operation, a frame 23 which is analogous and complementary to it and which is preferably locked to it is placed on the frame 20, for example by means of suitable studs engaged in holes 20b provided for advanced. A second mass of unvulcanized rubber 24, in the form of a block or plate, is then placed in the opening 23a of the complementary frame and this mass is vulcanized while it is pressed against and in intimate contact with the. exposed part of the model and the treated parting surface of the previously vulcanized mold section of fig.7.
The product of this second vulcanization operation is a second mold section 25 (Fig. 9), which may or may not be substantially identical to the first, depending on whether the pattern itself is symmetrical or not. Either way, the second mold section fits to the other initially embedded or embedded side of the model (which may not be symmetrical to the parting plane), and this section has 25a or equivalent elements arranged so as to coincide with the studs which had been formed in the first mold section by means of the holes or equivalent surface modifications 19 in the plastic material.
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The two rubber mold sections which coincide and which have thus been formed around the model are shown in fig. 18 of the drawing. According to the preferred embodiment of the invention, these two sections are intended to be used for the molding of a model in wax or other easily fusible material, in preparation for the establishment of the final mold.
The next operation is therefore to score or score the two separate rubber mold sections at various selected points, so that they can be easily removed from the wax model or other easily fusible model P, which is intended to be cast. in this mold. If the model is to have a very simple shape, it may not be necessary to score the sections, since the flexibility of said sections may be sufficient to be able to manually separate them from the model.
However, if the model is complicated, this operation becomes necessary. The position, direction and number of the incised parts will be determined by the particular shape of the object, the aim being to ensure the separation of the rubber mold from the model, which can be made of wax, without the one. This may be deformed or suffer any other deterioration and without adversely affecting the accuracy or detail of the mold. For example, there is shown in FIG. 15 a portion of a rubber mold located inside a model P 'having deeply recessed parts, and whose volume can be reduced by the introduction of a pointed instrument heated so as to constitute a cavity 8.
In addition, a series of slits or incisions are made on the opposite sides so
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that they extend over a part of the transverse dimension of the body of the mold and that the respective portions have the possibility of flexing easily when extracted from the interior through the opening 10 of the model.
Before casting the model in wax or other material, the mating surface of the mold sections can be coated with a fluid or other substance or lubricant suitable to facilitate their separation. An oil which does not risk damaging the rubber, for example castor oil, will preferably be used as a substance of this type. If the model is to be made using a readily fusible metal, such as metal wood, the separating material may take the form of a dry powder. The mold sections are pressed against each other and fixed to each other in a manner sufficiently light to avoid their deformation, although sufficiently firm to ensure a faithful reproduction of the initial model; and the flexible mold is now ready for casting the model in wax or other easily fusible material.
The flexible mold is then preferably placed in a centrifugal molding machine. These machines are well known and commonly used in industry, an example of such a machine being shown in FIG. 20, which schematically shows a mold in position in this machine.
Instead of using a machine of this kind, the model can be molded by a centrifugal force exerted manually, for example, by rotating in space the mold attached to the end of a string. We then pour the liquid material to model in the tap hole of the mold, and we immediately make
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turn it as we said above. The mold is removed from the machine after the model has been formed, and the sections of the model are carefully separated, for example by folding them around the above-mentioned incision lines (when such incisions have been deemed desirable or necessary) , so as to separate the mold from the model without damaging either one.
Experience has shown that it is very important to use centrifugal force for casting a model of wax or other easily fusible material in a rubber mold, for this reason that the centrifugal force acts in a special and proper way. causing the molten wax or other pattern material to completely fill the mold cavity, while allowing all air to escape through the center of the pattern while the wax or the like is still liquid, the result being a model which is a perfect reproduction of the mold cavity.
Thus, the air likely to have been trapped in a recess of the mold will be pushed back into the mass of the liquid under the pressure which is applied to it, and the liquid material will penetrate into the recess while it expels the air therefrom and is will gradually solidify on contact with the wall of the recess until the extreme limit has been reached, the finest cavities being thus completely filled. It is essential to apply either centrifugal force or pressure, as long as it is an industrial manufacture, if perfect models are to be obtained made of an easily fusible material, in particular wax. , which is light, especially when the models have small dimensions and / or have a complicated shape.
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As mentioned above, instead of wax, fusible alloys, such as the metal Wood, can be used, and this can also be preferable when the model is relatively large and would therefore be prone to shrinkage. too great an extent if it was cast in wax.
When the model is made of easily fusible alloys, it can be dipped in a wax solution to fill in any very small pores or imperfections that the metal may have. This results in a superior final product because in this way the formation of an oxide layer on the metal is practically avoided due to this reason that the wax behaves like a release agent when heated. to remove the easily meltable model from the mold, such that it causes the model to spread or separate from the mold, with the minimum of disturbance or 'slag deposition on the surfaces of the finished mold cavity .
The rod-weight intended for the model is introduced into a weight holder 26 (fig. 10) and assembled with the model. Preferably, the weight holder is made of rubber and provided with an annular rim 26a which frictionally encloses a frame 27 (preferably constituted by a metal cylinder) intended to surround the model and to maintain a mass of material d. 'embedding. The weight holder 26 is provided with a hub 26b which is integral with it and has one or more holes 26c intended to receive one or more of the fuse models such as that shown.
If the final product is to be platinum, the wax or fusible metal model is preferably treated.
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by the weight holder 26 (fig. 10) by a liquid such as sodium silicate so as to remove all traces of oil from the surface, in order to ensure better adhesion of the embedding material, and to exclude the air of small holes, angles, or perforations, so that said material can completely occupy all the free spaces.
The model is then immersed, preferably, in a silica mixture, which may contain a silica powder agglomerated by a binder (for example sodium silicate), which only gives rise to a minimum quantity of gas when is exposed to the very high temperature of molten platinum, and glycerin or caustic soda, for example, to prevent hard skin formation, increase elasticity, and retard deformation during drying. In other cases, magnesium oxide or other suitable materials can be used to accelerate setting.
It is preferable to treat the silica mixture in order to remove therefrom the air or other gases which it may contain, this treatment preferably consisting in subjecting this mixture to a vacuum, for example in the manner shown. in fig. 16. The container a containing the mixture is placed on a plate b mounted on springs ± above a rotating cam or other vibratory member d so that when the plate is lowered it comes into contact. of said organ. A bell e communicating through a tube f, shown schematically, with a suitable vacuum pump is placed above the vessel a and, when vibrations are produced, the vacuum pump sucks air or other gases from the vessel. mixed.
The embedding of the plate can also be carried out in the manner which will be described to the subject
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casting of gold, silver, etc., in this case the model being surrounded by the embedding material, then subjected to a vacuum, with or without vibrations.
The silica mixture coats the model with an initial and strongly adherent layer 28 of embedding material, which layer covers all surfaces of the model, so that after this operation the model appears substantially as shown. the irregular profile of FIG. 11.
Following this treatment, the embedded model can be dried, either in the open air or in an oven, this heating was sufficiently moderate so that there is no risk of causing the model to melt. The coated model can also be treated with an oil, wax or acidic solution, so as to make the castration less prone to attack by water, so that the water vapor which emerges from a layer of water. The secondary embedding during drying does not attack the binder of the silica layer.
In this state, the model is now ready to receive the final embedding material and, for this purpose, a frame 27 is placed on the weight holder and the embedding material or other filling material is packed into the space provided. between the model and the or the walls of the frame so as to completely fill this space.
If desired, a coated wax model can be heated to a temperature high enough to cause the wax to penetrate the very small pores of the coating to better protect the coating against the effects of the coating. moisture and water vapor generated during subsequent drying. The coating can then be a hollow sleeve made of waxed silica or similar material, containing virtually no wax.
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internally, and if desired, the temperature can be raised enough for the coating to convert to a shell of completely calcined silica, analogous to a porcelain shell.
The final mold 40 thus formed around the model in wax or other easily fusible material is shown in FIG. 19. This mold is an exact counterpart of the wax model, which is itself a counterpart of the initial model.
To prepare the mold for receiving molten platinum or other high melting point metal or alloy, it is important to completely remove or destroy all traces of the wax pattern and all deposits of carbon or other foreign matter or unwanted items that may have been left in the mold as residue. This elimination can be carried out by carrying and maintaining for a sufficient time, the embedding or the mold to red, the temperature being able to be higher than 650. It is preferable to cast the platinum in the mold thus prepared when the embedding material has cooled somewhat, for example to about 426.
The heat treatment to which the embedding material is thus subjected modifies the characteristics of this material, so that it is made suitable for being placed in contact with the molten platinum while causing only the minimum of gas formation, of eruption. or undesirable effects and, consequently, one obtains softer castings of more regular grain, the metal being free; the porosity and brittleness that until now all the parts obtained in the platinum molding tests.
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A factor which contributes to the satisfactory casting of platinum and similar or high melting point metals and alloys is also the selection of a suitable refractory, as well as a binder for such refractory, to form a coating capable of forming. receive the molten platinum with the minimum gas formation and the minimum adverse effect on the resulting molded part.
Silica is preferred because it can be easily removed from recesses, perforations and depressions with the aid of acids, but other suitable refractories can also be used, such as alumina, zirconium silicate, etc. with a suitable binder, these other refractories however giving rise to different difficulties in removing material from the molded part.
The actual casting of the platinum is carried out in a manner very analogous to that adopted for the wax model, i.e., by the application of a centrifugal force, under a relatively rotational speed. high and much higher temperatures required for platinum melting. In this way, the platinum is quickly molded before it has had a chance to cool, and the trapped air or gas is forced out of the mold due to the relatively higher density of the platinum.
When you want a gold or gold alloy cast part or a cast made of any metal with a much lower melting point than platinum, in which case a simple plaster embedding can be used, the fusible model can be treated with a liquid (for example an alcohol) to remove the oil that it is likely to contain and allow the material to be embedded
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ment to adhere and fill any small cavities, perforations, angles or hollows with the minimum amount of trapped air, which ensures a more perfect molding.
A model of this type is then coated or covered with an embedding material which is preferably a mixture of silica and modeling plaster, which may have been treated by vacuum, by vibrations or by a vacuum vibratory mechanism. such as the one already discussed, for the elimination of all air bubbles. These treatments can be carried out either before the application of the material on the model, or while this application is being made, or both before and during the application. In certain cases, a small quantity of alcohol is added to this mixture, which has the advantage of causing the adhesion of the embedding material to the model and of forming an adherent white layer on all surfaces of said model. The frame 27 is then placed on the weight holder 26 around the coated model.
A new quantity of embedding material (the quality or character of which may be different from those of the covering material) is then poured into the frame and it is allowed to set, or else one can moderately compact a material of suitable embedding, such as clay or wet sand, in the desired position to support the embedding coating. The tube for forming the flyweight is removed, and the frame is ready for firing for removal of the fusible pattern.
In the case of certain types of models with small cavities or perforations, it is very difficult to fit the model without trapping air in it, despite the precautions described above. But we can do it
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by coating the model with a more or less liquid embedding material and then subjecting it to the action of a vacuum, with or without vibrations, this treatment having the effect of eliminating all the air trapped in atmospheric pressure. The embedding material is then forced into the finest cavities or perforations and fills them without trapping air.
When it comes to performing extremely fine work, the embedding material can be vacuum treated, before placing it around the model, to remove air bubbles, and the vacuum can then be created. in the way which has just been described; well one can first treat the model and the embedding material separately in a vacuum chamber, and then embed the model in the vacuum-treated embedding material, before the vacuum has been removed, this treatment being or not accompanied by vibrations.
Whatever metal the final molded part is made of (platinum, etc.), the chassis is heated to a temperature which melts the model, this temperature being liable to create a slight pressure due to the humidity received. resulting from the vaporization of the embedding material.
This pressure tends to push the model away from the surfaces of the cavity and to expel it through the tap hole, which leaves said surfaces absolutely clean. As an alternative, it is possible, as has already been said, to force the wax by heat to penetrate into the embedding material so that the latter absorbs it when it has become perfectly. dries at lower temperatures. The latter method is not the preferred method, however, since there is always a risk that a certain amount of
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dust, slag or foreign matter (from the surface or body of the wax) collects on the walls of the cavity and gives an imperfect cast.
When the mold is in the condition desired for the final casting, it is preferably placed in a centrifugal molding machine to effect the casting in the prescribed manner.
Instead of a centrifugal force, one could have recourse to a pressure or a vacuum, if the nature of the metal or alloy allowed such a variation. When the casting operation is complete, the frame can be dropped into water and left there for sufficient time to facilitate removal of the embedding material from the casting. In the case of platinum, the molded part can be etched with an acid such as hydrofluoric acid to remove all embedding material, before final finishing operations.
The mixture of silica and sodium silicate, which constitutes the primary or intimate embedding material; and the plaster mix, which constitutes the secondary or external embedding material, may, although indicated by what is considered preferable as embedding materials for the casting of the platinum, be replaced by a a plastic mixture of silica or alumina and silica gel, or by materials of a similar kind, if necessary with the addition of a small quantity of a suitable accelerator, such as magnesium oxide, or of any retarding agent suitable for accelerating the initial setting.
For example, liquid tetraethyl silicate can be mixed with a small amount of water which has been added with a few drops of an acid, such as hydrochloric acid, to cause partial hydrolysis, as well as a little alcohol, to facilitate mixing. Once heated
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and stirred, this mixture gives a binder which can be mixed in a suitable proportion with a suitable refractory such as silica. Instead of using magnesium oxide, the initial setting can be promoted by heating, and any suitable binder can optionally be selected, such as, for example, siliceous gels, salt cements. phosphoric acid, magnesium oxide cements and various oxide salt cements.
Platinum has previously been indicated as being the metal most prone to causing difficulty in molding, but of course commercial platinum and commercial platinum alloys, especially platinum-iridium, are also included in this. invention, because pure platinum is seldom used in the art of jewelry making and the term "platinum" should be interpreted as including alloys or related metals which give rise to similar difficulties and whose molding will be entirely facilitated. or in part by the present process.
The present invention relates to a process for manufacturing molded parts of complicated shape from metals the melting temperatures of which can vary from very low values to a value which even greatly exceeds the melting points of platinum or platinum. platinum-iridium. It follows that this process is not to be regarded as being exclusively applicable to the manufacture of jewelry articles, and rather it is a process of making molded parts of complicated shape using almost all tools. metals and most known alloys.
The resulting cast part, whether platinum, gold, silver or any other metal, now requires only
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extremely simple finishing operations to be ready for sale. The only part of this part that requires a rough finishing operation is part 11 (fig. 17), where the weight connects to the part, this part being able to be finished by filing, grinding, milling, etc. Buffer treatment and polishing can thus be performed directly on the article as it is removed from the mold. It follows that, in practice, this process has made it possible to achieve very great savings, in particular in the industrial manufacture of fine jewelry items.