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"NOYAUX ET MOULES EN SABLE"
La présente invention est relative à la coulée des métaux et concerne plus particulièrement des noyaux et moules en sable convenant à la coulée.
Pour couler des pièces comportant des cavités intérieures on emploie un noyau en sable qui remplit exacte- ment la cavité pendant la, coulée et qu'on enlève une fois le
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métal solidifié. A cet effet, un liant est nécessaire pour permettre au sable de conserver sa forme et l'empêcher de se déformer sous l'effet du métal chaud et cependant ce liant doit pouvoir être détruit à un moment approprié pour permet- tresu sable de se réduire en poudre et pour pouvoir l'enlever facilement.
Un des liants les plus couramment employés consiste en huile de lin. Le noyau en sable lié temporairement avec l'huile brute subit une cuisson au cours de laquelle l'huile se polymérise et le noyau devient dur et susceptible de résister à des pressions très considérables. Lorsqu'on verse le métal dans un moule dans lequel un noyau de cette nature a été posé, l'huile polymérisée brûle et au moment où le métal s'est solidifié et s'est légèrement refroidi, le no yau en sable est devenu friable et tombe en poudre, de sorte qu'on peut vider le sable en laissant subsister la cavité voulue dans la pièce moulée.
Les moules en sable sec doivent aussi satisfaire à des conditions tout à fait analogues. A l'état vert, ils doivent être assez fermes pour pouvoir être manipulés et tranc portés dans le four. Une fois cuits, ils doivent être suffi- samment résistants pour contenir le métal fondu et un peu plus tard leur cohésion doit être pratiquement détruite, pour qu'on ait qu'à soulever simplement la pièce moulée hors d'une masse de sable en vrac.
Diverses autres huiles végétales, huile de coton, d'abrasin, de menhaden, etc, des huiles d'animaux marins et diverses huiles préparées contenant des siccatifs, agents de mouillage, etc. font partie du même type de liants que l'huile de lin. L'emploi des résines naturelles et synthéti-
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ques est également très répandu, ainsi que celui des liants de céréales (formes d'amidons solubles).
Dans certains cas particuliers , il a été proposé d'employer des liants qui durcissent à la température am- biante de façon à éviter l'opération de cuisson. Des exemples de ces liants sont le ciment Portland , l' oxychlorure de magnésium, le silicate de sodium et les esters siliciq ues.
Ils ne conviennent pas à tous les cas, étant donné que le liant ne disparait pas complètement au moment de la coulée.
Un des objets de l'invention consiste en un liant pour noyaux en sable et moules en sable qui n'a pas besoin de cuisson et qui peut servir d'une manière tout à fait géné- rale. Un autre objet de l'invention consiste en un liant qui brûle et disparait complètement au cours de la coulée. L'in- vention a encore pour objet des noyaux et moules en sable possédant une résistance considérable à l'état vert et deve- nant remarquablement tenaces et durs lorsqu' on les laisse sécher sans cuisson. D'autres caractéristiques de l'invention apparaitront au cours de la description qui en est donnée ci- après.
Suivant l'invention, le liant des noyaux et moules en sable consiste en une gomme végétale en poudre fine. On mélange avec soin une quantité appropriée de sable de fonderie (de préférence de sable de silice sec) dans un mélangeur ordinaire de sable à noyau ou à moule avec une gomme végétale en poudre fine (de préférence de la gomme arabique) et une faible proportion dosée d'eau. Puis on fait prendre au mélan- ge la forme qu'on désire en le comprimant, le damant, ou de toute autre manière, dans un châssis à moule ou à noyau, on
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le retire du châssis et on le fait mûrir en le laissant sécher à la température ambiante. Le temps nécessaire au mûrissage dépend de la température et du degré hygrométrique de l'air environnant.
En été et par temps sec, à une température de 20 à 25 C, une heure est suffisante, mais dans des conditions moins favorables, une durée de 8 à 24 heures peut être né- cessaire. On peut abréger ces durées en règlant la tempéra- ture et le degré hygrométrique de l'atmosphère entourant les étagères de dépôt des noyaux. Aucun four à noyau tel que ceux qu'on emploie ordinairement n'est nécessaire. Le noyau ou moule vert est résistant, n'est pas collant, mais est sec au toucher et peut être c'onservé si on le désire dans l'atmosphère normale de la fonderie pendant des périodes de longue durée sans qu'il se détériore. Le noyau ou moule sec est remarquablement dur et tenace et n'est pas hygros- copique. En réalité, il n'est pas nécessaire d'attendre que le mûrissage soit terminé pour se servir du noyau ou du moule.
Lorsqu'une croûte d'une épaisseur suffisante s'est form-ée par séchage à l'extérieur, le noyau est suffisamment dur pour pouvoir servir à couler toutes les pièces sauf les plus lourdes.
On met le noyau en place dans le moule de la manière ordinaire. Lorsqu'on verse/le métal fondu, le liant brûle et disparaît complètement et une fois le métal solidi- fié, le noyau s'effondre en général spontanément et le sable est facile à enlever. Par comparaison avec les types connus de liants, les gommes végétales ont pour effet de réduire notablement le dégagement de gaz et ces gaz, s'ils se dégagea ne sont pas irritants. De plus, les noyaux en sable suivant
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l'invention sont largement perméables, en permettant ainsi aux gaz de s'échapper librement. On peut "dégazer" le noyau comme d'habitude, si on le désire, surtout dans le cas de pièces dont les orifices de sortie des cavités intérieures sont limités.
La proportion de gomme végétale ajoutée suivant l'invention peut être comprise entre 0,75 et 3% ou davantage en poids de sable, la proportion adoptée de préférence étant de 2%. Si la proportion est plus forte, le noya u ou moule est extrêmement dur et s'effondre moins facilement après la coulée.
La proportion d'eau ajoutée est généralement com- prise entre 1 et 3,5%en poids du sable, c'est-à-dire suffisante pour permettre au sable de prendre et de conserver la forme du noyau ou du moule. On peut faire varier cette proportion suivànt la qualité du sable choisi, le fondeur expérimenté étant à même de choisir les proportions qui conviennent.
Les noyaux et moules en sable suivant l'invention pe uvent servir à couler tous les types de pièces en métaux ferreux et non ferreux.
La gomme végétale peut être employée en combinaison avec d'autres liants, en particulier des liants de céréa- les et/ou des sucres, tels que le sucrose ou le glucose. On peut y ajouter une matière colorante telle que l'oxyde de fer, si on le désire. Le liant étant en gomme arabique, l'a- dhérence est faible, sinon nulle, mais pour que le sable se détache facilement lorsqu'il contient d'autres liants ou une matière colorante, on peut ajouter au mélange une faible quantité de paraffine. L'addition de 0,1 à 2% en poids (de la masse totale de sable) d'acide borique ou de borax sec en
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poudre améliore encore la résistance (à l'état vert et à l'état sec).
Lorsqu'il s'agit de couler du magnésium, de l'aluminium et des alliages légers, on peut ajouter, comme d'habitude, du soufre en poudre et du borax ou de 'acide borique pour empêcher le métal de brûler.
Ainsi qu'il a déjà été dit, on ajoute de préférence 2% en poids de gomme arabique en poudre à titre de liant et les noyaux et moules en sable ainsi préparés présentent les avantages suivants, ainsi qu'on l'a constaté :
Résistance considérable à l'état vert, ténacité et dureté remarquables après mûrissage, disparition complète du liant par combustion pendant la coulée, diminution considérable du dégagement de gaz et les gaz éventuellement dégagés ne sont pas irritants, perméabilité suffisante, le noyau ou le moule ne sont pas collants à l'état vert, ils se conservent sans détérioration après le mûrissage, ils ne sot pas hygroscopiques, leur résistance ne diminue pas lorsqu'ils subissent un "super-mûrissage" ou brûlent, les éléments séparés de noyaux à l'état vert sont faciles à réunir par damage,
les noyaux ou moules s'effondrent facilement, en général spontanément, au moment de la solidification du métal ; le sable récupéré des noyaux et moules ayant servi ne con- tient pas de bouts ou joints de noyaux, étant donné que le liant résiduel éventuel se dissout facilement dans l'eau qu'on ajoute pour reformer le mélange de sable.
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Il est facile de voir qu'outre l'économie qu'on réalise en supprimant l'opération de cuisson, il est extrê- mement commode de pouvoir faire prendre sa forme au noyau ou moule et de le mûrir pratiquement à l'endroit où s'effectue la coulée, avantage qui résulte' du fait qu'on n'a pas besoin de four pour mûrir les noyaux ou moules.
Certains des avantages énumérés ci-dessus peuvent' être obtenus avec des sables à noyaux préparés avec des liants connus, mais autant qu'on puisse le savoir, il n'a pas été possible jusqu'à présent de préparer un sable à noyau qui présente tous ces avantages en combinaison, comme le sabe à noyau lié à la gomme arabique-et, à 'un degré moin- dre, le sable à noyau contenant d'autres.gommes végétales, telles que la gomme adragante, la résine, etc.
'Quoique les mélanges de sable préparés suivant l'invention mûrissent d'eux-mêmes du fait qu'ils n'ont pas besoin d'étuve de séchage, ils ne sont pas plus sensibles que les mélanges de sable d'usage courant aux conditions de conservation ordinaires, par exemple dans une trémïe fermée.
En effet, une période de 24 heures peut s'écouler normaleme nt. entre les moments où on mélange et où on utilise les mélanges de sable suivant l'invention.
L'invention a été décrite-en tant que s'appliquant au procédé courant dans la pratique de préparation des mé- 'langes-de sable, pour noyaux et moules, mais il doit être bien entendu que le liant peut aussi être incorporé au sable suivant l'invention par d'autres moyens. Par exemple, on peut réaliser une économie de gomme végétale dans certains cas en faisant prendre sa forme au sable humide et en arrosant ensuite la surface du noyau ou moule ayant reçu sa forme avec
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une solution aqueuse de la gomme végétale, par exemple avec une solution à 10% de gomme arabique. En séchant ensuite le noyau ou moule de la manière décrite ci-dessus, on obtient un noyau ou moule comportant une croûte mince très dure.
Si on le désire, on peut appliquer le procédé de la pulvérisation pour recouvrir un noyau'ou moule en sable, déjà mûri et préparé avec un liant connu quelconque, d'une croûte plus dure et durant plus longtemps, et ce même procédé de pulvérisation peut être appliqué à des noyaux ou moules mûris préparés avec une gomme végétale à titre de liant, suivant l'invent ion. La croûte dure ainsi obtenue est assez mince pour ne donner lieu à aucune difficulté lorsqu'il . s'agit d'enlever le sable, une fois la coulée effectuée. Le liant brûle complètement, le sable se réduit en poudre d'une manière tout à fait normale et est facile à enlever.