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Perfectionnements aux moules et en particulier aux noyaux de fonderie, et à leur fabrication.
La fabrication des moules et plus particulièrement des noyaux de fonderie, présente entre autres un double problème à résoudre; il faut, d'une part, que les masses utilisées pour cette fabrication présentent une cohésion .suffisante pour se prêter au moulage ; il est, d'autre part nécessaire qu'une fois le moule ou noyau formé, elles soient assez poreuses pour permettre, lors de la coulée du métal, l'évacuation des gaz dégagés par le métal en fusion et par les liants employés dans le noyau. Ce double pro- blème offre des difficultés encore plus grandes pour ce qui con- cerne les noyaux de fonderie que pour les moules, en raison de la
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position que ceux-ci sont appelés à occuper au sein du métal.
Les sables silico-argileux ordinairement utilisés comme sables do fonderie possèdent par eux-mêmes une faculté d'agglomé- ration qui leur permettrait de se prêter à la fabrication de no- yaux do fonderie, sans le secours d'aucun liant. Mais l'expérien- ce ? montré quo les noyaux ainsi constitués présentaient une poro- sité insuffisante. Aussi est-il d'usage d'ajouter au sable do fonderie, ppur cette fabrication, une quantité importante do sili- ce destinée à accroître la porosité et ppuvant atteindre 70 à 85 % du mélange.
Cette addition massive de silice nécessite, pour l'agglomération, l'intervention de liants, habituellement consti- tués par des matières organiques comme par exemple la mélasse, los les lessives résiduaires de cellulose sulfitée, et auxquels il est généralement nécessaire d'ajouter une proportion notable d'huile de lin, qui, par oxydation, donne la consistance voulue à l'agglo- mér at .
La présente invention a principalement pour objet un pro- cédé do fabrication de noyaux do fonderie qui permet notamment de supprimer la nécossité de recourir à l'huile de lin ou à d'autros liants organiques, tout en assurant une cohésion et une porosité convenables des noyaux. L'invention vise également l'extension do ce procédé à la fabrication dos moules de fonderie proprement dits, et elle comprend, à titre de produits industriels nouveaux, les moulos et noyaux fabriqués par ce procédé.
Le procédé de fabrication - dû à la collaboration de Mon- sieur Georges PASSELECQ et de Monsieur Alexis SEMENOFF dans les Services de la Compagnie Nationale de Matières Colorantes et Manu- factures do Produits Chimiques du Nord Réunies, Etablissomonts KUHLMANN - do noyaux do fonderie suivant l'invention consiste essentiellement à constituer un mélange intime, par brassage en @
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présence d'air, de sable de fonderie, de liant ou agglomérant qui peut être contenu naturellement dans le sable de fonderie et d'un agent mouillant-émulsionnant, c'est-à-dire d'un agent ayant, la propriété de rendre mouillantes les substances avec lesquelles il est en contact,
de favoriser la formation des émulsions ou des suspensions des substances liquides et/ou solides en présence et de donner de la mousse lors d'un bras- sage suffisamment énergique en présence de l'air, le brassage étant fait avec une énergie suffisamment grande pour que l'agent mouillant-émulsionnant mousse, après quoi l'on forme les noyaux par passage à la filière ou par moulage ou coulée dans des moules ou boîtes à noyaux, selon l'état de plus ou moins grande flui- dité de la pâte obtenue.
Grâce à l'agent mouillant-moussant incorporé au sable, celui-ci se trouve parfaitement mouillé et l'air occlus-grâce à l'action de mélange reste à l'intérieur de la masse produisant ainsi des pores multiples. On peut utiliser à cet effet l'un des nombreux produits moussants connus dans l'industrie pour leurs propriétés mouillantes et émulsionnantes, comme par exem- ple : l'Isopropyl (ou butyl), naphtalène sulfonate de soude (connu dans le commerce sous le nom de "Brécolane") ou encore les alcools lauriques sulfonés ou les dérivés du formol condensés avec les naphtalènes sulfonés ou même des produits naturels:
La présence de l'agent mouillant-moussant permet de diminuer, dans une certaine mesure, la proportion d'eau propre à donner au mélange la fluidité ou la plasticité nécessaires, pour la formation des noyaux ou des moules.
Le procédé, objet' de l'invention, peut être appliqué, en particulier, à la constitution de noyaux de fonderie à partir de sables ordinaires de fonderie silico-argileux. Dans ce cas, le sable contenant par lui-même son liant, qui est l'argile, il suf-
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fit de lui conférer la porosité voulue en le mélangeant énergique- ment avec une solution ou suspension aqueuse de l'agent mouillant- moussant, par exemple de l'agent dit "Brécolane" en présence d'air.
On peut, par exemple, ajouter au sable une solution aqueuse, satu- rée à 10 %, de ce mouillant, dans la proportion de 10 à 15 % de cette solution par rapport au poids du sable. Après passage dans un mélangeur, on obtient une pâte que l'on peut passer à la fili- ère ou qui peut servir à remplir des moules à noyaux plus ou moins compliqués. Les cylindres ou noyaux ainsi formés sont séchés à l'étuve à une température d'au moins 120 C. On obtient finale- ment des noyaux argileux de bonne résistance pour l'usage auquel ils sont destinés, dont la densité apparente peut varier entre 1,20 et 1,75 et qui présentent par conséquent un degré élevé de porosité.
On peut également appliquer le procédé suivant l'invention à la fabrication de noyaux à partir de sables n'ayant par eux-mêmes pratiquement aucune faculté d'agglomération, tels que des sables constitués par de la silice plus ou moins pure. Dans ce cas, outre l'agent mouillant-moussant, il confient d'ajouter au sable siliceux un liant. On peut recourir, en particulier, à cet effet, au silicate de soude, en ayant alors soin d'incorporer au mélange un catalyseur provoquant la prise du silicate de soude, tel par exemple, que du fluosilicate de soude, fluotitanate de soude, fluo- tungstate de soude, fluozirconate de soude. La proportion de liant incorporée au mélange peut varier suivant l'état de plasticité ou de liquéfaction que l'on veut obtenir, mais grâce à la présence de l'agent mouillant-moussant elle sera toujours très faible.
Si l'on utilise, par exemple, une solution de silicate de soude du com- merce à 36 Bé, cette proportion peut descendre jusqu'à 5 % en poids du mélange .des autres éléments et même au-dessous.
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La quantité de catalyseur de prise peut varier suivant que l'on désire une prise plus ou moins rapide :en général, on utilisera une proportion de fluosilicate de soude de 2 à 15 % par rapport au poids de silicate de soude utilisé, obtenant ainsi une durée de prise variant de 40 à 60 minutes. La quantité d'agent mouil- lant-moussant peut enfin varier suivant l'état de porosité plus ou moins grand que l'on veut obtenir pour l'agglomérat final, mais elle sera, elle aussi, toujours très réduite. Si l'on utilise par exemple le mouillant dit "Brécolane" ou celui connu dans le commer- co sous le nom de "Primatex", la proportion de cette substance peut être choisie entre 2 et 5 % par rapport au poids du silicate de soude.
De préférence, dans la réalisation pratique de l'invention, on offectue le mélange intime du catalyseur et du mouillant avec environ leur poids de sable et on mélange ensuite avec le sable restant. Après passage dans ie mélangeur et addition de silicate de soude on obtient un sable propre à la fabrication des noyaux, soit par la méthode usuelle, soit par vibration,pendant un court instant. Si la proportion de solution de silicate de soude est suffisamment élevée, on obtient une masse assez fluide pour pou- voir être coulée, notamment dans des moules fermés, ce qui permet la fabrication de noyaux même très compliqués, la prise se faisant grâce à l'action de catalyse du fluosilicate incorporé.
Les noyaux ainsi obtenus présentent une bonne résistance et sont très poreux; leur densité apparente pouvant varier, par exemple, de 1,20 à 1,60.
Ainsi qu'il a été dit, le procédé suivant l'invention peut également être appliqué à la constitution de moules, cette appli- cation se réalisant pratiquement dans les mêmes conditions que la fabrication des noyaux. En particulier, dans le cas où la masso de moulage est constituée par un mélange de 'sable, de silicate de
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soude, de fluosilicate et d'agent mouillant-moussant, on peut former les moules par les méthodes usuelles, par vibration ou par coulée de ce mélange sur le modèle, ce qui permet de suppri- mer un grand nombre des opérations délicates habituellement néces- saires dans le moulago des pièces du fonderie:
en particulier on réalise une économie de main d'oeuvre spécialisée et de temps et l'on élimine les opérations d'étuvago et de cuisson.
D'autre part, il est intéressant de signaler que, par suite de l'absence do liants organiques, le dégagomont gazeux propre au noyau ou au moule est pratiquement éliminé, ce qui pré- sente un perfectionnement notable au point do vue des manipula- tions (facilité, propreté, hygiène des ateliers).
Afin de diminuor les risques de collage éventuel de la masse do moulage (noyaux ou moules) sur los modèles ou les boîtes à noyaux, il y a avantage à appliquer sur ces modèles ou boîtes une dos peintures caoutchoutées quo l'on trouve dans le commerce.
Voici trois exemples do réalisation de l'invention : EXEMPLE 1
On a pris 200 parties do sable argileux de fonderie; on a ajouté 25 parties d'une solution aqueuse saturée (à 10 %) do mouillant-moussant dit "Brécolane"; on a mélangé intimement et énorgiquement le tout dans un appareil émulsionneur, puis on a moulé et séché à 120 , en élevant progressivement la température, la masse ainsi formée. On a obtenu de cette manière des noyaux do très bonne qualité.
EXEMPLE 2 :
On a mélangé intimement :
1 partie de sable siliceux de fonderie,
1 partie de fluosilicate do soude et 1 partie de mouillant-moussant dit "Primatex NLW".
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On a ajouté ce mélange à 200 parties de sable siliceux de fonderie, puis on y a incorporé intimement et énergiquement 20 parties de silicate de soude. On a moulé,puis on a laissé s'effectuer la prise. Le moule obtenu a fait preuve d'une très bonne tenue et s'est révélé très poreux.
EXEMPLE 3
On a mélangé intimement :
1 partie de sable siliceux de fonderie,
1 partie de fluozirconate de soude et
1 partie de saponine.
On a ajouté ce mélange à 200 parties de sable siliceux de fonderie et on a incorporé @ e m e n t 20 @ parties de silicate de soude. On a moulé puis on a laissé s'ef- fectuer la prise. Le résultat obtenu a été du même ordre que ceux réalisés dans le cas des exemples précédents.