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"Masse de moulage et son procédé de fabrication"
La présente invention a pour objet des perfection- nementsapportés aux masses de moulage employées en fonderie.
Elle a également pour objet le procédé de fabrication des dites masses perfectionnées, de ces masses elles-mêmes ain- si que des moules et noyaux obtenus au moyen de ces masses de moulage. Dans la suite de la description, il sera parlé uniquement de noyaux.-Il.-est-néanmoins sous-entendu que tou- tes les fois que le contexte ne s'y opposera pas formelle- ment, il s'agira aussi bien. de moules, de parties de moules ou de couches modèles-que de noyaux proprement dits.
Il est connu d'utiliser, pour la confection des moules et noyaux de fonderie, des liants de natures diver- ses. C'est ainsi que l'on a proposé d'utiliser des colles, mais elles ne peuvent, en général, être utilisées seules.
Les transformations qui se produisent lors de l'étuvage et
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de la coulée ont, en effet, pour résultat de donner au noyau une friabilité excessive. Si pour tenter de pallier à cet inconvénient, on ajoute une proportion très importante de colle, on se heurte alors à un dégagement de gaz trop important et à une insuffisance de perméabilité.
On a utilisé aussi des liants organiques, tels que la mélasse ou l'acétate de cellulose, mais la mélasse employée seule ne donne pas assez de cohésion au noyau une fois étuvé; quant à l'acétate de cellulose, qui est insolu- ble dans l'eau, il doit être employé à l'état de solution dans l'acide acétique, ce qui a pour effet de produire des dégagementsnocifs lors de l'étuvage.
D'autres liants organiques ont encore été propo- sés, mais il était absolument nécessaire d'avoir recours, lors de leur utilisation, à des solvants tels que les hy- drocarbures aromatiques, les solvants chlorés, etc., ce qui donnait également lieu à des dégagements gazeux. Les huiles, brais et résines, insolubles dans l'eau, rendent l'étuvage long et difficile et leur emploi est par ailleurs impossibleà vert.
En pratique, les mélanges les plus utilisés jus- qu'ici pour la confection des moules et noyaux délicats, étaient à base d'huile de lin. Or, outre que ce produit est fort rare dans une période où règne l'économie de guerre, , son emploi se heurte à des difficultés non négligeables : la température d'étuvage doit notamment être surveillée de fort près; si elle est trop haute, la transformation qui en résulte donne naissance à un produit intermédiaire trop friable et le noyau n'a pas la consistance nécessai- re ; si elle est trop basse, il se produit des dégagements de gaz lors de la coulée, entraînant des soufflures dans le métal. De même, il faut faire très attention à l'allure de l'étuvage.
On peut même dire que, tout en surveillant de façon très attentive la températureet l'allure de l'étuva- ge, on est parfois dans l'impossibilité d'obtenir des ré- sultats parfaits avec un mélange à l'huile de lin, lors- qu'on veut'couler des pièces compliquées.
En dehors de la nécessité habituelle d'une bonne perméabilité, les difficultés à résoudre sont de trois or- dres différents : @ .
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a) obtenir un mélange qui, d'une part, permette la manipulation facile du noyau avant l'étuvage et, d'autre part, confère au noyau .une cohésion suffisante lors de son utilisation. b) choisir un liant qui ne donne pas lieu à des dégagements de gaz importants à l'étuvage et surtout à la coulée. c) aboutir à un décochage et à un débourrage faciles.
Conformément à la présente invention, faite par M. François, Noël PENSA, une solution à ces difficultés a été trouvée par la mise en oeuvre, pour la préparation des noyaux conformément à la présente invention, d'un mélange constitué essentiellement par du sable, de l'eau et,. comme liant, un éther cellulosique soluble dans l'eau et dissous dans l'eau présente. Conviennent dans ce but non seulement les éthers-cellulosiques purs ou industriels tels par exem- ple que la méthyl-cellulose, mais encore des produits de ce genre solubles dans l'eau dans lesquels le ou les éthers cellulosiques sont.en proportion prépondérante. Des résul- tats excellents ont été notamment obtenus en utilisant, comme produit à base d'éther cellulosique, un produit in- dustriel vendu dans le commerce sous le nom de "Rhomellose".
Il est préférable de préparer d'abord le liant en dissolvant dans de l'eau l'éther. cellulosique soluble - généra lement vendu sous forme solide -, en proportion suf- fisamment élevée pour obtenir une solution concentrée. Les proportions respectives d'eau et d'éther cellulosique sont variables, car il existe de nombreux types commerciaux d'é- thers cellulosiques solubles dans l'eau, différant notam- ment les uns des autres par la viscosité de leurs solutions pour de mêmes proportions relatives d'éther et d'eau. Ou bien on mélange ensemble le sable, l'eau et l'éther cellu- losique en poudre.
Comme pour tout liant de fonderie, on choisit la viscosité de la solution d'éther cellulosique en fonction de la nature et de la granulation du sable mis en oeuvre, de la difficulté des pièces à obtenir, de la nature du métal que l'on'coulera, de la température de coulée, etc.
Dans .chaque cas particulier, pour déterminer les @
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proportions de sable, d'eau et d'éther cellulosique, il suffit de quelques essais rapides :on dissout par exemple dans l'eau l'éther cellulosique jusqu'à obtenir une gelée au maximum de concentration ; onmélange à du sable sec la gelée ainsi obtenue dans une proportion sensiblement éga- le à celle dont on ferait choix si on utilisait de l'huile de lin.
Puis, en conservant là même proportion volumétrique de gelée, on augmente progressivement la dilution de celle- ci au cours d'essais successifs et l'on poursuit ces essais tant que le mélange obtenu continue à présenter les condi- tions indispensables à la réussite du procédé, à savoir : mélange plastique se laissant façonner à la main, humide au toucher, mais n'adhérant pas à la main. On s'arrête lors- que le mélange ne présente plus ces conditions et on a ain- si obtenu la limiteminimum de la proportion d'éther cel- lulosique ; c'est généralement un peu au-dessus de cette limite qu'on se tiendra dans la pratique, dans un but d'é- conomie. Dans la détermination de la proportion totale d'eau que devra finalement comporter le mélange, on tiendra compte de l'eau qui mouille le sable, dans le cas où le sa- ble est déjà humide par lui-même.
Le mélange ayant été ainsi préparé, la confec- tion des noyaux se fait de la manière courante. Toutefois, le mélange ayant une excellente cohésion, on peut diminuer notablement le nombre des armatures par rapport au même noyau confectionné avec un mélange à l'huile de lin.
Le noyau ainsi constitué peut être utilisé à vert : il y a généralement intérêt à le laisser sécher et durcir à l'air pendant 24 à 48 heures suivant l'imper-* tance de la pièce.
On peut aussi procéder à un étuvage, mais dans le cas, par exemple, où les noyaux ne sont pas enfermée, cela n'est pas nécessaire. En tout cas, il n'y a pas de précautions spéciales à prendre concernant la surveillan- ce de la température d'étuvage; de plus, la durée d'étuvage peut être notablement réduite jusqu'à devenir très courte.
Le noyau une fois séché et éventuellement étuvé, peut être utilisé sans enduit spécial : on a pu obtenir d'excellents résultats en se servant de noyaux dépourvus de tout enduit. Si l'on veut cependant enduire le noyau, on @
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peut utiliser tout enduit usuel de fonderie.
Ne sortirait pas du cadre de l'invention, le fait d'ajouter au mélange ci-dessus défini, toute autre substance à l'état solide ou liquide connue pour son in- fluence favorable sur les mélanges de fonderies. C'est ainsi que l'on peut incorporer par exemple à la masse.de moulage, du graphite, pulvérulent, de la fleur de soufre, une solution d'acide borique. Si l'on ajoute une solution, il y aura lieu de tenir compte de la proportion d'eau ainsi Introduitedans le mélange lorsque l'on réglera la propor- tion totale d'eau nécessaire pour la constitution du mélan- ge.
Dans le but de faire encore mieux comprendre la nature del'invention, il est donné ci-après, à titre d'exem- ples, deux modes d'application non limitative de l'invention.
Exemple 1.-
Une masse de moulage a été constituée par :
80 litres de sable
1 Kg,200 de liant "Rhomellose" dissous dans
6 litres 6 d'eau.
La masse a été malaxée pendant dix minutes. On a constitué ensuite un noyau de carter de pompe à eau et on a soumis à l'étuvage pendant dix minutes à 200 . On a alors coulé la pièce en fonte spéciale au nickel et on a obtenu une pièce parfaitement saine n'ayant besoin d'aucun usinage ultérieur.
Exemple II.-
Une masse de moulage a été constituée par 21 li- tres de sable sec, 300 gr. de liant "Rhomellose" dissous dans 1,5 litre d'eau et 500 gr. de graphite pulvérulent.
On a constitué des noyaux de petite turbine à eau qui ont été mis pendant dix minutes dans une étuve à 200 . Après quoi, sans utiliser d'enduit; on les a remoulés et on a procédé à la coulée d'une fonte spéciale. Les pièces obte- nues ont été parfaitement saines : aucune n'a Été robutée et très peu ont nécessité un usinage, d'ailleurs très faible.
Les mêmes pièces réalisées.avec un noyau à l'hui- .le de lin, donnaient beaucoup plus de difficultés '(malgré un enduit à l'ocre) .et venaient beaucoup moins belles de fonderie.
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La présente invention offre de très nombreux avantages dont certains, pris séparément, appartiennent aussi à d'autres modes de moulage, mais que .l'on ne 'trou- vait pas jusqu'ici réunis dans un seul et même mélange de moulage.
Le mélange peut être utilisé à vert, séché ou étuvé; en cas d'étuvage, celui-ci n'exige aucune précau- tion spéciale et il peut être très court, d'où économie de combustible.
Le solvant utilisé pour le liant, étant de l'eau, il n'est pas nécessaire de sécher les sables avant emploi; l'eau contenue dans le sable viendra en déduction de la quantité d'eau totale nécessaire à la dissolution de l'é- ther cellulosique.
Les mélanges préparés d'avance ot non utilisés peuvent être régénérés par simple addition d'eau.
Les anciens noyaux peuvent être récupérés et, après broyage, servir à nouveau do matières premières.
Les noyaux possèdent' une très bonne cohésion.
Lors de leur confection, ils se prêtent à la retouche et sont aisément manipulables. Après séchage et après étuvage, ils présentent une forte cohésion, qui permet leur recti- fication. On peut souvent fabriquer des noyaux non armatu- rés ou dont l'armature est très réduite.
Lors du décochage des pièces moulées, le débour- rage est excessivement facile, le mélange tombant en pous- sière.
L'agglomérant utilisé étant un produit non toxique, il n'y a, à aucun moment, dégagement de vapeurs nocives, ou malodorantes; il n'est pas corrosif et n'atta- que pas la peau.
Les noyaux étuvés ne dégagent pratiquement plus de gaz à la coulée, ce qui évite les soufflures dans le mé- tal. La tendance à l'abreuvage à la coulée est, toutes choses égales par ailleurs, fortement réduite ; on peut donc très souvent se dispenser d'enduire les noyaux.
Il ne se produit aucun changement de volume, ni au séchage, ni à l'étuvage, ni à la coulée.
De tout ce qui précède, il résulte qu'on obtient, grâce à la présente invention, des moulages rigoureux et
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parfaitement sains, ce qui supprime ou réduit considéra- blement les usinages ultérieurs.
Aucun apprentissage spécial n'est nécessaire au mouleur pour l'utilisation de cette masse de moulage.
En outre, les éthers cellulosiques peuvent être fabriqués industriellement en tous temps. Leur emploi n'est, par ailleurs, pas plus coûteux que ceux à base d'huile de lin.
Il est possible de fabriquer, en utilisant le mélange conforme à la présente invention, les pièces les plus délicates dans les conditions de réussite presque impossibles à réaliser avec les masses de moulage jusqu'ici connues et utilisées. , Enfin, le mélange conforme à la présente inven- tion est très peu sensible à la température, que ce soit à l'étuvage ou à la coulée. Il peut donc être utilisé aus- si bien pour des coulées à basse température (aluminium, magnésium, bronze, laiton, etc.) que. pour des coulées à très haute température (aciers, aciers alliés et même mé- taux précieux, tels par exemple que le platine).
C'est ainsi qu'on a réalisé avec un mélange semblable à celui de l'exemple II, d'une part des petites turbines à eau en bronze, des coudes en laiton pour appareils de laiterie, etc., et, d'autre part, d'excellents moulages dentaires en acier inoxydable.