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'perfectionnements aux matières de moulage.
La. présente invention concerne des perfectionnements à la fabrication d'objets plus ou moins conformés par solidification et comprend des procédés pour produire des objets, des mélanges appropriés pour l'emploi dans de tels procédés et des objets produits à l'aide de ceux-ci.
L'objet de l'invention est de produire une variété d'arti- cles susceptibles de remplir des fonctions utiles dans l'indus- trie au moyen d'un mélange capable de solidification à basses températures et qui est susceptible de résister à des tempéra- tures élevées de sorte qu'il peut être utilisé dans les fonde- ries de métal ou autres établissements dans lesquels des tempé- ratures élevées sont appliquées et aussi pour produire des ob- jets servant comme moyen pour convoyer de la matière addition-
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nelle pour le métal fondu d'une manière contrôlable. Un autre objet est de produire des articles capables de résister à l'action chimique.
De façon générale l'invention concerne la production d'arti- cles convenant pour un grande nombre d'usages et dépendants d'une matière de remplissage qui est présente lorsque du fluorsiliciure de sodium est combiné avec du silicate de sodium et comprend les articles eux-mêmes, les procédés utilisés pour établir les arti- cles et les nouveaux mélanges préparés pour permettre l'exécution des procédés.
La réaction qui se produit dans la combinaison des ingrédients tels que spécifiés ci-dessus est la suivante :
2Na2O- Na2SiF6 = 6NaF- Sio2 Le bioxyde de silicium formé au cours de la réaction telle qu'elle est indiquée ci-dessus qui a été dérivé partiellement de la silice dans le verre soluble et partiellement du fluorsiliciure de sodium décomposé apparaît comme un gel qui agit comme liant. Le degré de solidification du mélange est déterminé par la quantité de fluorsiliciurede sodium ajoutée au mélange et le rapport d'oxyde de sodium à bioxyde de silicium du verre soluble.
Si le rapport de Na2O :SiO2 est 1 : 3.3 et si la quantité théorique de fluor- siliciure de sodium suivant la formule ci-dessus est utilisée, la solidification se produit endéans 20-30 minutes. si, cepen- dant le rapport Na2O : SiO2 est 1 :2.5 la solidification se produit endéans les 3 à 6 heures avec une concentration de sili- cate de sodium ayant une gravité spécifique de 1.4 ou approchant.
La conformation de la pièce est effectuée par la coulée de la matière dans un moule ou analogue pendant que la matière est nor- malement à l'état liquide lorsqu'elle vient d'être préparée. La matière deviendra alors parfaitement dure dans le délai détermi-
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né grâce à la quantité de fluorsiliciure de sodium ajoutée à la proportion de Na2O: SiO2' Le format de la pièce produite peut très exactement être déterminé par l'opération de moulage ou ana- logue ou peut être tout à fait brut comme dans le cas où elle est destinée à produire un boulet ou analogue pour l'introduction dans du métal fondu.
Le silicate de sodium est, de préférence, utilisé sous une forme liquide telle que le verre soluble, bien qu'il puisse être utilisé sous forme de poudre, chaque forme ayant des applications particulières. Ainsi, par exemple, lorsqu.un chauffage est appli- qué dans le procédé de solidification une application de solutions de silicate de sodium fortement excentrées pouvant être formées de poudre est désirable, auquel cas de l'eau est ajoutée à la substance poudreuse jusqu'à ce que la concentration voulue soit obtenue, la forme du moule préparée et soumise ensuite à une tem- pérature de préférence au-dessus de 150 C. La forme liquide est utilisée lorsqu'une solidification à froid est requise.
Lorsque des solutions de haute concentration jusqu'à une gravité spécifi- que de 1.65 ou approchant sont utilisées, il a été observé que les rapports de Na2O à SiO2 doivent être 1 à 2.
Une méthode pour produire la pièce voulue consiste à addi- tionner la matière de remplissage telle que, par exemple, de la Silice, à la solution de silicate de sodium (verre soluble) et lorsqu'une consistance requise est atteinte du fluorsiliciure de sodium est ajoutée. Le mélange est alors mis à solidifier après quoi il peut être soumis à une température de 100-150 C l'eau étant expulsée de la masse sous forme de vapeur.
Une autre voie pour provoquer la combinaison des matières consisterait à introduire un mélange de matière de remplissage avec du fluorsiliciure de sodium dans la. solution de silicate de sodium, de mélanger jusqu'à la consistance semi-fluide et cou- ler dans un moule. Le mélange est alors mis à solidifier
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après qu'il est chauffé graduellement jusqu'à 100 ou 150 C pour cesser -11 eau.
Encore une autre voie consiste à ajouter à une matière de remplissage et à du fluorsiliciure de sodium, une solution forte- ment concentrée de silicate de sodium pour permettre la prépara- tion du format du moule après quoi le moule est soumis à une cha- leur -de plus de 150 C. Cela pourrait aussi être du silicate de sodium en forme de poudre si de l'eau est ajoutée et qu'un délai suffisant est accordé pour la dissolution de la poudre de silica- te de sodium.
Ci-après les deux premiers procédés seront désignés comme procédés par "coulée" en raison de ce que le mélange peut être coulé. Le troisième procédé dans lequel le mélange n'est pas suf- fisamment liquide et doit être damé dans un moule sera désigné comme procédé par "damage". Dans le procédé par damage, générale- ment soit du silicate de sodium en forme de poudre avec addition d'eau soit une solution de silicate de sodium de forme fortement concentrée seraient probablement utilisés mais ceci n'excluerait pas la possibilité d'utiliser une petite quantité de solution de moindre concentration qui serait de ce fait insuffisante pour le procédé par coulée.
L'ordre des destinations des pièces moulées est extrêmement étendu et dépend du genre de matière de remplissage présente dans le mélange. Parmi les matières de remplissage ayant été remar- quées comme donnant des résultats satisfaisants pour des buts va- riés peuvent être mentionnés :
1) - L'utilisation de silice, sous forme de sable donne des résultats satisfaisants pour tous les emplois à basse température, c'est-à-dire des températures en-dessous d'environ 350 C et con- vient pour des gabarits, plaques de gabarits, pièces isolées, porte-noyaux et objets analogues.
2) - La silice fondue lorsqu'elle est employée comme ma-
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tière de remplissage est réduite en grains par broyage ou analo- gue, et si un procédé par coulée est utilisé, les grains sont con- venablement gradés suivant le format. De la silice fondue con- vient le mieux pour des destinations à haute température tels des moules pour la coulée de métaux ou des buts analogues, Il a été observé que le silicate de zirconium ou l'oxyde de zirconium peut remplacer les grains les plus fins de silicate fondu jusqu'à 40% et accroit la puissance réfractaire sans contrarier la propriété de ne pas changer de volume à la chaleur, une propriété spéciale- ment impartie à la matière par le silicium fondu.
L'oxyde de zir- conium est préliminairement chauffé à haute température et mis à refroidir de façon à ce qu'il ne change pas son volume sous la température. Le silicate de zirconium et l'oxyde de zirconium peuvent aussi remplacer les grains les plus fins de silice fondue lorsqu'un procédé de damage est utilisé.
3) - Si l'on désire utiliser le mélange réfractaire dans des buts d'isolation de chaleur tels que des chenaux d'alimentation de moules, la matière de remplissage peut être constituée d'asbes- te ou de matière similaire possédant des propriétés isolantes thermiques. Dans ce cas soit un procédé de coulée soit un procé- dé de damage peut être employé.
4) - Pour certains usages il est désirable de prévoir des récipients, des conduites ou analogues ayant des propriétés de résistance à la chaleur et aux acides et étant si possible égale- ment bons conducteurs d'électricité et à cet effet, il a été constaté que le graphite constituait une bonne matière de remplis- sage.
5) - Tour le dégazage, l'épuration et le raffinage de métaux fondus et d'alliages de métaux fondus, des ingrédients appropriés à ce but peuvent être utilisés en tant que matière de remplissage.
Par exemple, pour ce qui concerne le dégazage, l'épuration et le raffinage d'alliages de cuivre, des mélanges pouvant contenir
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des composés oxydants tels que le bioxyde de manganèse ou qui peuvent contenir des substances telles que du carbonate de calcium ou de la dolomite ou qui peuvent contenir des quantités addition- nelles de fluorure de sodium ou des combinaisons de ceux-ci peu- vent être utilisés. Dans ce cas un procédé par coulée sera em- ployé de préférence, mais un procédé par damage peut également être utilisé.
6) - Pour des buts d'anti-échappement de gaz ou d'alimenta- tion la matière de remplissage peut être un mélange producteur de chaleur tel qu'un mélange d'oxyde de fer et d'aluminium, Dans ce cas un procédé par coulée ou par damage peut être employé, mais de préférence un procédé par damage.
7) - En certains cas il est désirable d'introduire du gaz dans un métal fondu d'une façon contrôlée et dans ce but de la sciure ou une matière combustible analogue ou des produits chimi- ques contenant de l'eau de cristallisation tel que le borax peu- vent être employés comme matière de remplissage et les pièces ain- si formées introduites dans le métal fondu comme requis. Dans ce cas, soit un procédé par coulée, soit un procédé par dallage peut être employé.
Si le produit à obtenir doit être perméable à l'air ou au gaz, un procédé par damage devra être utilisé, tandis que s'il doit être imperméable un procédé par coulée devra être employé.
Il sera remarqué que les indications ci-dessus ne consti- tuent que des exemples de matières de remplissage étant donné que le genre de matières de remplissage qui peuvent être utilisées est excessivement large. Il est important de noter, toutefois, que l'on ne peut utiliser des matières de remplissage consistant en une substance qui contrarierait la solidification du silicate de sodium et du fluorsiliciure de sodium...
Des applications des mélanges ont été montrées en rapport avec la matière de remplissage utilisée dans chaque circons-
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tance particulière, D'autres applications des mélanges concer- nent la fabrication de bouterolles et d'étampes pour des opéra- tions de pressage par formation dans des moules préparés avec les mélanges de manière à réduire à un minimum l'importance de la machinerie requise pour la production de telles bouterolles et étampes, tandis qu'une autre application concerne de la matiè- re réfractaire pour l'emploi comme support d'éléments de chauffa- ge tels que pour les foyers électriques, réchauds et analogues, auquel cas soit un procédé par coulée soit un procédé par damage peut être employé.
Il a été observé qu'au lieu de fluorsiliciure de sodium du borofluorure de sodium peut être utilisé.
Dans la fabrication de porte-noyaux ou d'autres pièces for- mées une utilisation spéciale est faite d'un procédé par damage.
Des supports de noyaux ont précédemment été établis soit à l'ai- de de métal soit à l'aide de sable à noyaux, en utilisant de l'huile à noyaux comme liant. Les désavantages des supports mé- talliques sont qu'ils sont coûteux et nécessitent une machinerie importante tandis que les supports faits à l'aide d'huile à noyaux se décomposent graduellement à la chaleur du four à noyaux et se désintègrent.
Pour activer la fabrication de supports afin qu'ils puis- sent être exécutés aussi rapidement que les supports faits d'hui- le à noyaux, il est ajouté suffisamment de solution de silicate de sodium au sable que pour l'humidifier et donner au sable as- sez de résistance grasse pour qu'il puisse être aisément travail- lé avant qu'il soit soumis à la chaleur.
Lorsque de la poudre de silicate de sodium est utilisée elle est ou bien mélangée au sable et à la quantité voulue de fluorsiliciure de sodium et puis humidifiée avec de l'eau pour donner au mélange le contenu d'humidité requis, ou bien un mélange de poudre de silicate de
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sodium et de fluorsiliciure de sodium peut être mélangé avec la quantité nécessaire d'eau en vue de former une composition semi- fluide qui peut être ajoutée au sable, ce qui produit les mêmes résultats. Ce mélange, ainsi qu'il est mentionné précédemment, doit être juste assez humide que pour donner la résistance grasse requise de sorte qu'il ne peut pas être coulé mais doit être damé dans le moule tout domme le sable mélangé avec de l'huile à noyaux.
Lorsque la forme requise est obtenue le moule à sable est soumis à une chaleur considérable (de préférence 200 C) de façon à ce que le support de noyau peut être prêt endéans une demi-heure depuis le moment de départ.
Dans la fabrication des supports de noyaux eux-mêmes il est avantageux d'ajouter au sable un peu de craie (bentonite, liant de soutien ou matière similaire) en quantités de 5 à 10% en vue d'accroître la résistance grasse. Les exemples ci-après sont des- tinés à la mise en exécution de l'invention décrite ci-dessus :
1. Le sable est mélangé avec ou sans addition de par exemple 5% de bentonite avec du fluorsiliciure de sodium et on ajoute une solution fortement concentrée de silicate de sodium.
2. Le sable est mélangé avec par exemple 5% de bentonite et à celà est ajouté un mélange de fluorsiliciure de sodium en forme de poudre après dissolution dans de l'eau.
3. De la bentonite est mélangée au sable avec du silicate de sodium en forme de poudre et du fluorsiliciure de sodium et la quantité d'eau requise est ajoutée au mélange de sable.
. De la bentonite, du silicate de sodium et du fluorsiliciu- re de sodium ainsi que la quantité d'eau requise sont mélangés et ce mélange qui constitue une pâte épaisse est ajouté au sable, l'incorporation étant exécutée à la main ou à la machine.
Il est important, en vue d'éviter un rétrécissement au cours de la solidification,que le contenu d'eau du mélange soit aussi réduit que possible. La poudre de silicate de sodium pouvant
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être obtenue dans le commerce à un rapport de Na2O: SiO2 ou bien de 1 :2 ou 1 3.3. Il est préférable d'utiliser le Na2O:SiO2 = 1 :2 en raison de la bien plus meilleure solubilité dans l'eau et en raison de ce que de plus fortes concentrations peuvent être obtenues.
Il est évident que cette application n'est pas restreinte à un mélange de sable de silice étant donné que d'autres matières de remplissage telles que asbestes, matières réfractaires en gé- néral, peuvent être utilisées soit seules soit en mélange avec le sable. De la sillimantie peut être utilisée pour remplacer le sable partiellement et complètement et des mélanges de sable et de sillimanite et d'autres matières réfractaires sont employés.
Les données ci-après sont des exemples quantitatifs réalisant l'invention :
25 1bs. de sable de mer sec sont mélangés tout d'abord avec 1 1/4 1bs. de bentonite, 32 oz. d'un mélange contenant 70% de si- licate de sodium en poudre et 30% de fluorsiliciure de sodium sont dissous dans 20 oz. d'eau. Endéans quelques minutes après l'addition de l'eau la poudre se modifie en une masse semi-liqui- de qui doit être ajoutée et,bien mélangée au sable. Le mélange résultant possède une haute plasticité et peut être moulé sous n'importe quel format requis.
De la silice fondue employée comme matière de remplissage convient le mieux pour des utilisations sous haute température, telles que pour des moules de fonderie de métaux ou buts analogues où des températures élevées sont atteintes. A cet effet, la si- lice fondue est broyée ou réduite en grains et calibrée en gros- seur afin que la solidification puisse être réglée pour se pro- duire sans modification de volume. En utilisant de la silice fondue l'expansion ou la contraction sous la modification de tem- pérature peut être rendue sensiblement négligeable pour une grande gamme de température.
En variant la matière de rem-
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plissage l'expansion et 'la contraction aux températures peuvent être -criées, ce qui peut être avantageux pour des résultats spé- ciaux.
Un mélange contenant 40% de silice fondue passant au travers d'un tamis de 1/8ème" et retenu par un tamis de 1/16ème", 20% de silice passant au travers d'un tamis de 1/40ème" et retenu par un ternis de 1/100ème", et 40% de silice fondue passant au tamis de 1/200ème" a été observé comme ne changeant pas son.volume à la solidification ou au chauffage et donne des résultats satisfai- sants.
Pour établir des boulets ou blocs pour le dégazage, l'épura- tion et le raffinage de métaux fondus et d'alliages de métaux fondus, des mélanges qui peuvent comprendre des composés oxydants tels que le bioxyde de manganèse ou qui peuvent comprendre des substances telles le carbonate de calcium, la dolomite ou qui peuvent comprendre des quantités additionnelles de fluorure de sodium ou des combinaisons desdites substances sont incorporés dans les mélanges décrits ci-dessus et mis en pâte. Celle-ci est aplatie sur une table et coupée en morceaux, mise à solidi- fier et soumise ensuite au chauffage pour expulser l'eau. De cette façon des blocs de format et de poids voulus sont établis convenant pour l'introduction dans du métal fondu.
Une autre application de cette invention consiste dans l'é- tablissement de moules par un procédé de recouvrement semblable à celui utilisé au cours du procédé dénommé à cire perdue. Un modèle en cire ou en alliage à bas point de fusion est tout d'a- bord obtenu. Le mélange sous forme de masse semi-liquide est alors coulé autour du modèle avec ou sans enduit de protection.
Il est alors vibré pour expulser l'air inclus et pour l'appli- quer fortement sur le modèle pour assurer une conformation lisse parfaite, Après solidification la cire ou l'alliage est fondu et après séchage du moule l'espace laissé libre par la cire
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est rempli de métal.
Des bassins ou entonnoirs de coulée pour alimenter les mou- les de métal fondu constituent encore d'autres applications de l'invention. De même des revêtements pour poches de coulée, des creusets et des pièces analogues peuvent être établis.
Revendications.
1. Procédé pour établir un objet qui consiste à combiner du silicate de sodium, du fluorsiliciure de sodium et une matière de remplissage et à permettre au matériau résultant de se solidi- fier pour former l'objet requis.
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'improvements to molding materials.
The present invention relates to improvements in the manufacture of more or less shaped articles by solidification and includes methods for producing articles, mixtures suitable for use in such methods and articles produced therewith. this.
The object of the invention is to produce a variety of articles capable of performing functions useful in industry by means of a mixture capable of solidifying at low temperatures and which is capable of withstanding high temperatures. - high tures so that it can be used in metal foundries or other establishments in which high temperatures are applied and also to produce objects serving as a means for conveying additional material-
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nelle for molten metal in a controllable manner. Another object is to produce articles capable of resisting chemical action.
Generally the invention relates to the production of articles suitable for a wide variety of uses and dependent on a filler which is present when sodium fluorosilicide is combined with sodium silicate and includes articles thereof. Same, the methods used to establish the articles and the new mixtures prepared to allow the execution of the methods.
The reaction which occurs in the combination of ingredients as specified above is as follows:
2Na2O- Na2SiF6 = 6NaF- Sio2 Silicon dioxide formed during the reaction as shown above which has been derived partially from silica in water glass and partially from decomposed sodium fluorosilicide appears as a gel which acts as a binder. The degree of solidification of the mixture is determined by the amount of sodium fluorosilicide added to the mixture and the ratio of sodium oxide to silicon dioxide of the water glass.
If the ratio of Na2O: SiO2 is 1: 3.3 and the theoretical amount of sodium fluorosilicide according to the above formula is used, solidification occurs within 20-30 minutes. if, however, the Na2O: SiO2 ratio is 1: 2.5 solidification occurs within 3 to 6 hours with a sodium silicate concentration having a specific gravity of 1.4 or approaching.
The shaping of the part is effected by casting the material in a mold or the like while the material is normally in a liquid state when it has just been prepared. The material will then become perfectly hard within the specified time.
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born thanks to the quantity of sodium fluorosilicide added to the proportion of Na2O: SiO2 'The format of the part produced can very exactly be determined by the molding operation or the like or can be quite crude as in the case where it is intended to produce a ball or the like for introduction into molten metal.
The sodium silicate is preferably used in liquid form such as water glass, although it can be used in powder form, each form having particular applications. Thus, for example, when heating is applied in the solidification process an application of powdered strongly eccentric sodium silicate solutions is desirable, in which case water is added to the powdery substance until until the desired concentration is obtained, the mold shape prepared and then subjected to a temperature preferably above 150 ° C. The liquid form is used when cold solidification is required.
When high concentration solutions up to a specific gravity of 1.65 or approaching are used, it has been observed that the ratios of Na2O to SiO2 should be 1 to 2.
One method of producing the desired part is to add filler material such as, for example, silica, to the sodium silicate solution (water glass) and when a required consistency is reached sodium fluorsilicide is achieved. added. The mixture is then allowed to solidify after which it can be subjected to a temperature of 100-150 C with water being expelled from the mass in the form of vapor.
Another way to bring about the combination of materials would be to introduce a mixture of filling material with sodium fluorosilicide into the. sodium silicate solution, mix to a semi-fluid consistency and pour into a mold. The mixture is then allowed to solidify
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after it is gradually heated up to 100 or 150 C to stop -11 water.
Yet another way is to add to a filler and sodium fluorosilicide a highly concentrated solution of sodium silicate to allow the preparation of the mold format after which the mold is subjected to heat. -over 150 C. This could also be powdered sodium silicate if water is added and sufficient time is allowed for the sodium silicate powder to dissolve.
Hereinafter the first two methods will be referred to as "casting" methods due to the fact that the mixture can be cast. The third process in which the mixture is not sufficiently liquid and has to be tamped in a mold will be referred to as the "tamping" process. In the tamping process, generally either powdered sodium silicate with the addition of water or a highly concentrated sodium silicate solution would probably be used, but this would not preclude the possibility of using a small amount of water. quantity of solution of lower concentration which would therefore be insufficient for the casting process.
The order of the destinations of the molded parts is extremely extensive and depends on the kind of filling material present in the mixture. Among the fillers which have been observed to give satisfactory results for various purposes may be mentioned:
1) - The use of silica, in the form of sand gives satisfactory results for all uses at low temperature, that is to say temperatures below about 350 C and is suitable for jigs, template plates, insulated parts, core holders and the like.
2) - Fused silica when used as a ma-
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The filling material is reduced to grains by grinding or the like, and if a casting process is used the grains are suitably graded according to the size. Fused silica is best suited for high temperature purposes such as metal casting molds or the like. It has been observed that zirconium silicate or zirconium oxide can replace the finer grains. of fused silicate up to 40% and increases the refractory power without compromising the property of not changing volume on heat, a property specially imparted to matter by molten silicon.
The zirconia is preliminarily heated to high temperature and allowed to cool so that it does not change its volume under temperature. Zirconium silicate and zirconium oxide can also replace the finer grains of fused silica when a tamping process is used.
3) - If it is desired to use the refractory mixture for heat insulating purposes such as mold feed channels, the filler material may consist of asbestos or similar material having insulating properties. thermal. In this case either a casting process or a tamping process can be employed.
4) - For certain uses it is desirable to provide receptacles, pipes or the like having properties of resistance to heat and to acids and being if possible also good conductors of electricity and for this purpose it has been found that graphite was a good filler.
5) - In the degassing, purification and refining of molten metals and alloys of molten metals, ingredients suitable for this purpose can be used as the filling material.
For example, with regard to the degassing, purification and refining of copper alloys, mixtures which may contain
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oxidizing compounds such as manganese dioxide or which may contain substances such as calcium carbonate or dolomite or which may contain additional amounts of sodium fluoride or combinations thereof may be used . In this case a pouring process will preferably be employed, but a ramming process can also be used.
6) - For the purposes of preventing the escape of gas or of supplying the filler material can be a mixture producing heat such as a mixture of iron oxide and aluminum, In this case a process by pouring or by ramming may be employed, but preferably a ramming process.
7) - In some cases it is desirable to introduce gas into a molten metal in a controlled manner and for this purpose sawdust or similar combustible material or chemicals containing water of crystallization such as borax can be used as the filler and the parts so formed introduced into the molten metal as required. In this case, either a casting process or a paving process can be employed.
If the product to be obtained is to be permeable to air or gas, a tamping process should be used, while if it is to be impermeable a casting process should be used.
It will be appreciated that the above indications are only examples of fillers since the kind of fillers which can be used is excessively broad. It is important to note, however, that one cannot use fillers consisting of a substance which would interfere with the solidification of sodium silicate and sodium fluorsilicide.
Applications of the mixtures have been shown in relation to the filler material used in each circum-
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Other applications of the mixtures relate to the manufacture of dies and stamps for forming pressing operations in molds prepared with the mixtures so as to minimize the importance of the machinery required. for the production of such stubs and stamps, while another application relates to refractory material for use as a support for heating elements such as for electric fireplaces, stoves and the like, in which case either a either a pouring process or a ramming process may be employed.
It has been observed that instead of sodium fluorsilicide sodium borofluoride can be used.
In the manufacture of core holders or other shaped parts special use is made of a tamping process.
Core supports have previously been established either with metal or with core sand, using core oil as a binder. The disadvantages of metal supports are that they are expensive and require extensive machinery, whereas supports made with core oil gradually decompose in the heat of the core furnace and disintegrate.
To activate the fabrication of supports so that they can be executed as quickly as supports made of core oil, enough sodium silicate solution is added to the sand as to moisten it and give the sand enough fat resistance so that it can be easily worked before it is subjected to heat.
When sodium silicate powder is used it is either mixed with sand and the desired amount of sodium fluorosilicide and then moistened with water to give the mixture the required moisture content, or a mixture of silicate powder
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sodium and sodium fluorsilicide can be mixed with the necessary amount of water to form a semi-fluid composition which can be added to sand, which produces the same results. This mixture, as mentioned earlier, should be just damp enough to give the required fatty resistance so that it cannot be poured but should be tamped into the mold while sand mixed with oil. with cores.
When the required shape is obtained the sand mold is subjected to considerable heat (preferably 200 C) so that the core support can be ready within half an hour from the moment of starting.
In the manufacture of the core supports themselves it is advantageous to add to the sand a little chalk (bentonite, support binder or similar material) in amounts of 5 to 10% in order to increase the fatty resistance. The examples below are intended for carrying out the invention described above:
1. The sand is mixed with or without the addition of eg 5% bentonite with sodium fluorosilicide and a highly concentrated solution of sodium silicate is added.
2. The sand is mixed with for example 5% bentonite and to this is added a mixture of sodium fluorosilicide in powder form after dissolving in water.
3. Bentonite is mixed with the sand with powdered sodium silicate and sodium fluorosilicide and the required amount of water is added to the sand mixture.
. Bentonite, sodium silicate and sodium fluorosilicon as well as the required quantity of water are mixed and this mixture which constitutes a thick paste is added to the sand, the incorporation being carried out by hand or by machine. .
It is important, in order to avoid shrinkage during solidification, that the water content of the mixture is as low as possible. Sodium silicate powder can
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be obtained commercially at a ratio of Na2O: SiO2 or else of 1: 2 or 1 3.3. It is preferable to use Na2O: SiO2 = 1: 2 because of the much better solubility in water and because higher concentrations can be obtained.
It is evident that this application is not restricted to a mixture of silica sand since other fillers such as asbestos, refractories in general, can be used either alone or in mixture with the sand. Sillimantie can be used to replace sand partially and completely and mixtures of sand and sillimanite and other refractories are used.
The data below are quantitative examples realizing the invention:
25 1bs. of dry sea sand are mixed first with 1 1/4 1bs. of bentonite, 32 oz. of a mixture containing 70% powdered sodium silicate and 30% sodium fluorosilicide are dissolved in 20 oz. of water. Within a few minutes after the addition of the water the powder changes into a semi-liquid mass which must be added and mixed well with the sand. The resulting mixture has high plasticity and can be molded into any format required.
Fused silica used as a filler is most suitable for high temperature uses, such as for foundry molds of metals or the like where high temperatures are reached. For this purpose, the molten silica is ground or granulated and sized to size so that solidification can be adjusted to occur without change in volume. By using fused silica the expansion or contraction under the change in temperature can be made substantially negligible for a wide temperature range.
By varying the filling material
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pleating expansion and contraction at temperatures can be noted, which can be advantageous for special results.
A mixture containing 40% fused silica passing through a 1 / 8th "sieve and retained by a 1 / 16th" sieve, 20% silica passing through a 1 / 40th "sieve and retained by a tarnish of 1 / 100th ", and 40% fused silica passing through the 1 / 200th" sieve has been observed to not change its volume on solidification or heating and gives satisfactory results.
To establish balls or blocks for the degassing, purifying and refining of molten metals and alloys of molten metals, mixtures which may include oxidizing compounds such as manganese dioxide or which may include substances such as calcium carbonate, dolomite or which may comprise additional amounts of sodium fluoride or combinations of said substances are incorporated into the mixtures described above and put into a paste. This is flattened on a table and cut into pieces, solidified and then subjected to heating to expel the water. In this way blocks of the desired format and weight are established suitable for introduction into molten metal.
Another application of this invention is in the making of molds by a coating process similar to that used in the so-called lost wax process. A model in wax or low melting alloy is obtained first. The mixture in the form of a semi-liquid mass is then poured around the model with or without protective coating.
It is then vibrated to expel the included air and to apply it strongly on the model to ensure a perfect smooth conformation, After solidification the wax or the alloy is melted and after drying of the mold the space left free by the wax
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is filled with metal.
Pouring basins or funnels for supplying the molds with molten metal constitute yet other applications of the invention. Likewise liners for ladles, crucibles and the like can be made.
Claims.
1. A method of establishing an object which comprises combining sodium silicate, sodium fluorsilicide and a filler and allowing the resulting material to solidify to form the required object.