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Perfectionnements aux moules pour la coulée de pièces métalliques,
La présente invention se rapporte à des moules pour des piè- ces coulées métalliques ou en alliages de métaux et un des objets de l'invention consiste à produire des moules enveloppant complè- tement la pièce, en une matière réfractaire, susceptibles d'être réassemblés après le démoulage et de maintenir leurs dimensions exactes, ces moules étant fabriqués facilement et rapidement et pouvant être reproduits en un nombre désiré d'exemplaires quelcon- que. Un autre objet de l'invention consiste à éviter la technique de la cire perdue dans la production d'articles compliqués en al- liages différents.
Dans la spécification du brevet anglais ? 575.734 est décri- te une méthode pour l'établissement d'un moule ou noyau pour des pièces coulées métalliques et les revendications comportent l'em- ploi, ensemble avec les agrégats usuels réfractaires, d'un agglu- tinant liquide, comprenant un composant organique durcissable au silicium, qui pourrait amorcer la prise et ensuite être chauffé
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pour le durcissement final ou pour le convertir en silice, un composant agglutinant organique au silicium approprié à cet em- ploi est décrit dans la spécification du brevet anglais ? 575.752.
Les moules préparés suivant les descriptions mentionnées ci- dessus sont très stables du point de vue dimensions, le coeffi- cient de dilatation pendant l'échauffement étant négligeable et les propriétés réfractaires extrêmement élevées et ils permettent d'obtenir un fini parfait des surfaces.
Il a été constaté que l'emploi de composants organiques dur- cissables au silicium comme agglutinants liquides pour des agré- gats réfractaires permet l'utilisation d'une nouvelle technique dans la fabrication de moules pour des pièces coulées en métaux ou en alliages de métaux.
Cependant, la présente invention ne se rapporte nullement l'agglutinant employé, qui peut être une matière durcissable quel- conque, se transformant par le durcissement en une matière suffi- samment réfractaire pour le but auquel le moule est destiné, Les matières moulables comprenant un tel agglutinant seront désignées ci-après comme matières de moulage "réfractaires".
Conformément à la présente invention en son aspect le plus large, une méthode pour la fabrication de moules réfractaires pour des pièces coulées métalliques consiste à revêtir d'abord un mo- dèle, une section à la fois, d'une matière non réfractaire, liqui- de et à prise rapide, capable de durcir sans modification essen- tielle de volume, permettant à chaque section du moule non ré- fractaire de durcir avant de revêtir une autre section du modèle et à traiter la surface séparatrice de la section des moules qui a déjà pris, d'une composition s'opposant au mouillage de cette surface par la matière liquide à prise rapide nouvellement appli- quée, de sorte que chaque section de moule s'adapte Intimement à chaque section adjacente,
mais peut en être séparée après le dur-
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cissement des sections, ce qui permet de reproduire chaque sec- tion de moule non réfractaire en une matière réfractaire, comme défini ci-après. jusqu'à présent, il a été proposé de préparer un moule en deux pièces, en faisant d'abord sur un modèle un châssis inférieur et un châssis supérieur dans du sable, en procédant suivant les méthodes usuelles de fonderie et en coulant ensuite, sur le châs- sis supérieur et le châssis inférieur dans un demi châssis vide supérieur et avec le modèle en place dans chaque cas, un métal avec un point de fusion assez bas pour empêcher l'endommagement du modèle et en employant enfin ces pièces coulées en métal comme moules,
sur lesquelles on forme des blocs d'une matière résis- tant à la chaleur mélangée a un agglutinant approprié, en obli- geant ce dernier à entrer dans un châssis placé sur la face du bloc.
Dans une forme d'exécution de la présente invention les sections de moule non réfractaires sont reproduites dans une ma- tière de moulage réfractaire, en assemblant les sections de moule non réfractaires autour du modèle et en retirant une section à la fois, pour remplir l'espace libre obtenu par ce retrait de ma- tière réfractaire de moulage qu'on laisse durcir pour former ain- si une réplique de la section retirée;
cette opération est répé- tée pour chaque section non réfractaire et chaque fois, lorsque le mélange réfractaire est appliqué pour remplacer une autre sec- tion non réfractaire, chaque surface séparatrice d'une section réfractaire moulée antérieurement et qui a déjà pris, est traitée avec une composition s'opposant à son mouillage par la composi- tion nouvellement appliquée, de sorte qu'à la fin le modèle est complètement enveloppé d'un moule réfractaire en sections.
D'autres essais ont cependant démontré qu'il est plus facile
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et plus avantageux lors de la reproduction de chaque section de moule non réfractaire, de constituer une section de moule origi- nal de chacune des sections non réfractaires moulées au début, en coulant sur chacune des faces de moulage de ces dernières un plâ- tre liquide à prise rapide qu'on laisse durcir, les moules origi- naux ainsi obtenus représentant par rapport à leur surface moulée des reproductions positives du modèle original en sections et ce- ci en une matière de plâtre dur.
Ces sections du moule original peuvent alors être employées chacune par de la main-d'oeuvre non qualifiée pour reproduire dans la matière réfractaire les premiè- res sections de moule produites en matières non réfractaires et même après avoir obtenu un grand nombre de reproductions, il est seulement nécessaire de vérifier les moules originaux de temps en temps par rapport au modèle, en comparant leurs mesures, afin de s'assurer si ces moules originaux ont souffert de l'usure.
Suivant une forme d'exécution préférée de la présente inven- tion, les sections de moule non réfractaires sont reproduites dans une matière de moulage réfractaire, en coulant tout d'abord sur les faces de moulage de chacune desdites sections non réfrac- taires et à tour de rôle, une matière liquide à prise rapide qu'on laisse ensuite durcir et l'on obtient ainsi un moule origi- nal positif en deux ou plusieurs parties, ensuite on coule à tour de rôle sur les faces de moulage de chaque section du moule origi- nal ainsi obtenu la matière de moulage réfractaire, pour produire une réplique exacte, mais en matière réfractaire, de chacune des sections de moule reproduites antérieurement du modèle original, les surfaces de chaque section du premier moule et chaque section du moule original, avant d'être recouvertes comme dit plus haut,
étant traitées de manière à empêcher la matière moulable nouvel- lement appliquée d'y adhérer.
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Normalement, les surfaces amenées en contact avec de la ma- tière fraiche à mouler peuvent être empêchées de coller, en trai- tant lesdites surfaces avec une solution de cire, notamment une solution de tétrachlorure de carbone.
Il est d'un avantage considérable de choisir comme matière de moulage pour la fabrication des premières sections du moule et des sections du moule original, une matière qui ne se dilate que très peu pendant sa prise et on a constaté que le plâtre de mou- lage pour dentistes convient très bien dans ce but parce qu'il reproduit d'une manière très exacte tous les détails du modèle.
La matière convenant le mieux pour la confection du moule origi- nal est le plâtre dur pour dentistes, se trouvant dans le commer- ce sous la marque "Kalestoneu, Avec ces matières de moulage, il y a une dilatation de 0,04% pendant la prise, de sorte que dans la confection d'un moule original en partant des premières sec- tions du moule, la dilatation totale soit de 0,08 %.
On choisit de préférence comme matière réfractaire de moulage une matière qui se contracte pendant la prise, pour contrebalancer la dilatation dans le cas de la matière moulable pour dentistes.
Une matière réfractaire en forme de poudre calibrée, telle que la sillimanite, si elle est mélangée à de l'éther partiellement hy- drolsé au silicium, telle qu'une composition de silicate d'éthy- le, préparée suivant la spécification du brevet anglais ? 575.752, possède un retrait pendant la prise de 0,07% qui, en pratique, compense la dilatation du plâtre. On peut employer comme agglu- tinant dans la matière réfractaire moulable tous les autres com- posants durcissables quelconques organiques au silicium.
Les moules originaux préparés comme décrit ci-dessus peuvent être employés pour la fabrication d'un très grand nombre de piè- ces réfractaires sans subir aucun changement et il est seulement nécessaire de les comparer de temps en temps aux modèles originaux.
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Cette façon de procéder présente le grand avantage, alors que la fabrication du moule original est et reste toujours le travail d'une main-d'oeuvre qualifiée, que la fabrication des pièces ré- fractaires à partir des moules originaux peut être exécutée par une jeune fille de dixhuit ans. Comparé au procédé de la cire perdue pour la préparation de moules suivant la présente descrip- tion, l'invention permet de supprimer les modèles en cire et per- met une économie de 80% de l'agglutinant organique au silicium; en outre, aucune technique de pulvérisation n'est nécessaire. En- fin, chaque surface de moule peut être examinée soigneusement avant la coulée.
Les dessins annexés représentent, à titre d'exemple, la fabri- cation de moules originaux en plâtre dentaire à partir d'un modèle surprofilé en laiton, d'un trépan pour charbon et à partir du mou- le original la fabrication de moules réfractaires pour la ooulée.
Dans les dessins :
Fig. 1 est une vue en perspective d'un modèle surprofilé pour un trépan pour charbons.
Fig 2 est une coupe verticale à travers le centre d'un moule en deux pièces, confectionné en plâtre dentaire à partir du mo- dèle en laiton, de la Fig, 1.
Fig. 3 est une vue en perspective des deux pièces A et B de la Fig. 2, ouvertes de manière à montrer les deux moitiés né- gatives concaves du modèle de la Fig. 1.
Fig. 4 montre en perspective les deux pièces C et D du moule original reproduit en plâtre dentaire dur à partir des pièces A, respectivement B, de la Fig. 3.
Fig. 5 est une coupe à travers l'assemblage de la pièce A de la Fig. 3 et de la pièce C de la Fig. 4 suivant les lignes a-a, respectivement c-c, afin de montrer les parties concaves de
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A et les parties convexes de C, qui semblent inversées par suite de l'illusion d'optique dans la perspective de la Fig. 4.
Fig. 6 est un assemblage des pièces C et D de la Fig.4 avec les côtés E en plâtre coupés suivant une ligne c'-d' des deux pièces de la Fig. 4.
Fig. 7 est une coupe suivant les lignes c-c et d-d de la Fig. 4 à travers les pièces moulées en matière réfractaire à partir de l'une ou des deux pièces du moule original de la Fig. 4.
Fig. 8 est un assemblage des parties de la Fig. 7, représen- tées en coupe suivant la ligne f-f de la Fig. 9.
Fig. 9 est une vue en plan de l'assemblage de la Fig. 8.
En réalisant la méthode de la fabrication de moules suivant l'invention, il est d'abord nécessaire de créer un modèle (voir Fig.1) avec un surprofilé conformément au métal à couler. A partir de ce modèle une pièce de moule (Voir Fig. 2) en plâtre dentaire est réalisée qui, en enveloppant complètement le modèle, peut en être retiré et réassemblé sans ce modèle,
La Fig. 2 montre une coupe à travers le centre des deux pièces A et B, réassemblées après le retrait du modèle et la Fig. 3 représente en perspective les deux pièces côte à côte avec des canaux F formant les jets de coulée. Il est évident que les deux moitiés du modèle représenté sont concaves quoique une il- lusion d'optique les représentent quelquefois comme convexes.
Chaque pièce du moule composé A et B est alors considérée comme modèle séparé (Voir Fig.3) et un moule original est réalisé sur ce modèle. La matière employée pour le moule original peut être le plâtre dur dentaire vendu sous la marque "Kalestone".
La Fig. 4 représente les pièces C et D du moule original, obtenues respectivement de A et B de la Fig. 3. Dans ce cas, les deux moitiés du modèle ressortent en relief, de sorte que si la pièce C de la Fig. est assemblée à la pièce A de la Fig. 3,
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on obtienne l'assemblage représenté en coupe dans la Fig. 5, Les deux creux F de la Fig. 3 sont percés, de manière à former une section de tubes K. On obtient de cette manière un moule original dur pour chaque pièce du moule de la pièce originale.
A partir des moules originaux ainsi obtenus tout nombre voulu de pièces réfractaires peut être obtenu en matière réfractaire pour une production continue; ces pièces peuvent être faites par de la main-d'oeuvre non qualifiée et l'on obtient comme résultat un nom- bre voulu de répliques exactes du moule original en plâtre den- taire, mais ceci en de la matière réfractaire et ces pièces, après assemblage, constituent des moules réfractaires complets.
Tout ceci est représenté dans les Fige, 6, 7, 8 et 9, les pièces C et D de la Fig. 4 sont assemblées avec des côtés en plâ- tre E (Fig.6) qui peuvent être d'une profondeur quelconque confor- mément la résistance exigée dans la section du moule. Une che- minée L passant du sommet au fond de l'assemblage et ayant le mê- me diamètre que les sections du tube K est alors amenée en posi- tion par les sections de tubes et l'espace intermédiaire G est rempli d'une pâte constituée par le mélange réfractaire à prise liquide. Dès que cette pâte a pris et que la tige de la cheminée a été retirée, on a obtenu une pièce de moule G avec les deux moitiés creuses du modèle obtenues à partir des pièces C et D du moule original, une sur chaque face de la section.
Pour obtenir la pièce supérieure H, il est seulement nécessaire de remplacer la section C (Fig.6) du moule original par une dalle pleine per- cée, pour permettre à la tige de la cheminée L de la traverser; une pièce de fond peut être obtenue de la même manière en rempla- gant la section D du moule original par une dalle pleine. Fig.S montre une coupe verticale suivant la ligne f-f de la Fig.9 à travers un assemblage de quatre pièces G avec une pièce supérieu- re H et une pièce de fond correspondante et dans cet assemblage
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les sections de tubes combinées K forment une cheminée verticale à travers laquelle les jets de coulée dans chaque moule peuvent être alimentés.
Ainsi cinq pièces du modèle peuvent être obte- nues par une seule coulée. L'équilibrage pratique de la dilata- tion et de la contraction est important du fait qu'il réduit le nombre de facteurs à prendre en considération au moment d'établir les modèles surprofilés originaux.
Dans le cas où une production standard en série est dévelop- pée, exigeant une production régulière en grandes séries, les moules originaux peuvent être faits très rapidement en métal par coulée.
Un avantage particulier du procédé de fabrication des moules suivant la présente invention, consiste en ce que la surface peut être soumise, si nécessaire, à des traitements spéciaux, tels que le revêtement avec des pellicules de graphite ou de chrome; des poudres métalliques susceptibles de s'allier avec le métal à couler peuvent être appliquées en vue de procurer une surface dure aux pièces coulées. Des encastrages tels que du carbure de tungstène, peuvent être fixés dans le moule à chaque endroit vou- lu avec une grande exactitude et deviennent ainsi partie inté- grante de toute la pièce coulée.
En outre, la surface du moule peut être vérifiée facilement et les défauts peuvent être corrigés avant l'assemblage, les sur- faces peuvent être trempées en coquille et même polies, si désiré.
Ce trempage en coquille est désirable si un moule doit être sou- mis à des conditions très sévères, comme il arrive par exemple si un métal de recherche doit être coulé. Dans ce cas, le moule, après être fini et durci, est plongé dans un liquide tel que la composition d'éther au silicium mentionnée ci-avant, qui pénètre- ra dans la surface du moule sur une petite profondeur, pour y dé- poser un dépôt dur réfractaire qui augmentera la résistance mé-
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canique et la dureté des faces du moule. La vérification des dimensions est également facilitée, puisque le moule avant la coulée peut être assemblé pièce par pièce autour du modèle ou mis en contact avec la pièce originale correspondante et la plus légère distorsion ou le moindre retrait se manifesteront.
Les sections de moule préparées comme dit ci-dessus se dé- moulent facilement du modèle avec des surfaces non poreuses très bien finies, mais il faut préparer des modèles peints ou vernis à l'aide d'une composition non soluble dans l'alcool, si un ag- glutinant en éther au silicium est employée
En réalisant un moule conformément à la présente invention, le modèle original peut être fait dans des matières très différen- tes, telles que du métal, du bois ou des plastiques.
Revendications.
1. procédé pour la fabrication de moules réfractaires pour la coulée de pièces métalliques, caractérisé en ce que un modèle est d'abord enveloppé, une section après l'autre, par une matière non réfractaire à prise liquide, capable de durcir sans changement essentiel de volume, ce qui permet à chaque section non réfractai- re du moule de durcir avant d'envelopper une autre section du mo- dèle et en ce que la face séparatrice de la section de moule déjà durcie est traitée avec une composition empêchant son mouillage par la matière à prise liquide nouvellement appliquée, de sorte que chaque section de moule s'adapte intimement à chaque section adjacente, mais peut en être séparée dès que la section a durci et en ce que enfin chaque section du moule non réfractaire peut être reproduite en une matière réfractaire de moulage, comme défini ci-dessus.