<Desc/Clms Page number 1>
"Procédé de fabrication de noyaux de fonderie."
La présente invention se rapporte à des liants pour noyaux de fonderie et à un procédé nouveau de fabrication de noy- aux propres à la fabrication de moulages métalliques.
La présente invention fournit une composition destinée à lier le sable à noyaux comprenant un liant à base de céréales, un sucre, une quantité suffisante d'eau pour malaxer le mélange @ et un produit additionnel inorganique tel que de l'acide chlorhy- drique, du chlorure 'de sodium, un mélange de paraformaldéhyde et
<Desc/Clms Page number 2>
de chlorure d'ammonium, un mélange de paraformaldéhyde et d'acide chlorhydrique ou de l'acide borique.
La présente invention fournit également un nouveau noyau de fonderie comprenant une masse agglomérée obtenue en cuisant un mélange formé de sable à noyauµ d'un liant à base de céréales, d'un sucre, d'une quantité suffisante d'eau pour délayer le mélange et d'un produit additionnel inorganique tel que de l'acide chlorhydrique, du chlorure de sodium, un mélange de para- formaldéhyde et de chlorure d'anonium, un mélange de paraformal- déhyde et d'acide chlorhydrique ou de l'acide borique.
La présente invention fournit également un procédé de production d'un noyau de fonderie comportant le mélange de 100 parties de sable, 0,25 à 2 parties de liant de céréales 0,5 à
5 parties de sucre, 0,002 à 1,05 partie d'un produit additionnel et assez d'eau pour malaxer le mélange, et le moulage et la cuis- sondu mélange ainsi obtenu à une température d'au moins 177 C, ledit produit additionnel étant de l'acide chlorhydrique, du chlorure de sodium, un mélange de paraformaldéhyde et de chlorure d'ammonium, un mélange'de paraformaldéhyde et d'acide chlorhydri- qu'e ou de...l'acide borique.
Dans la pratique ordinaire de fabrication des noyaux, on délaye 100 parties de sable, 1 partie en poids de liant à base de céréales avec 3 parties en poids d'eau, puis.on introduit 1 partie en poids d'huile à noyaux que l'on malaxe. Dans certains cas, quand les noyaux doivent avoir des propriétés spéciales, on peut également utiliser d'autres liants tels que de la bentonite.
La durée du malaxage dépend du type de machine utilisé et la pro- portion des liants dépend du modèle de noyau, des propriétés du liant et du métal à couler, tous facteurs connus des spécialistes.
Le mélange malaxé est tuasse ou soufflé dans un moule à noyau qui est ensuite ouvert ; noyau en est 'soigneusement enlevé et trans- féré dans une étuve chaude où on le cuit. Las variables opératoi-
<Desc/Clms Page number 3>
res sont de même bien connues des spécialistes. Après sortie de l'étuve et refroidissement, le noyau constitue un objet dur de forme précise qui résiste aux manipulations brutales. En cours d'usage, il doit conserver sa forme, lorsque le métal fondu coup- le et se refroidit autour de lui. Il doit ensuite perdre sa co- hésion en vue d'un décochage aisé du fait que les liants s'éli- minent lentement par combustion.
Dans la description de la technique ordinaire donnée ci-dessus, le liant à base de céréales tel que de l'amidon pré- gélatinisé, est ajouté principalement pour que le noyau humide fraîchement formé conserve sa forme jusqu'à ce qu'il soit placé dans l'étuve. De plus, le noyau cuit doit avoir une "résistance à sec", élevée, et celle-ci est fournie en majeure partie par l'huile à noyaux dans le procédé type décrit.
Les composants introduits pour obtenir la résistance à vert et la résistance à sec peuvent se contrarier. C'est ains que les huiles à noyaux diminuent la résistance à vert des mélap- ges contenant du sable, ce qui,dans certains cas,, constitue un grand inconvénient, et l'un des buts de l'invention est de sup- primer ces inconvénients en remplaçant l'huile par un liant ne diminuant pas la résistance à vert.
En fonderie, on recherche un liant unique sec, mobile, donnant aux noyaux de la résistance,à la fois à l'état humide et à l'état sec. Ainsi, l'invention se propose également de four- nir un liant facile à préparer, sec, mobile, donnant aux noyaux à la fois la-résistance à vert et la résistance à sec.
Les noyaux libèrent des gaz quand le métal coule au- tour d'.eux, et étant donné que ces gaz peuvent être emprisonnés dans les objets moulés, tout moyen de réduire au minimum le volume des gaz dégagés est très important dans la mesure ou il permet au fondeur de fabriquer des objets métalliques d'une seul. pièce complètement exempts de piqûres Jt de soufflures. La prése-
<Desc/Clms Page number 4>
te invention se propose également de diminuer le volume des gaz mis en liberté par les noyaux de sable cuits avec des liants or- ganiques, en particulier des liants à base de céréales et des su- cres. L'invention est encore intéressante pour diminuer le volume des gaz mis en liberté par les agglomérants en pâte et les cou- ches à noyaux contenant des liants organiques, lorsque les noyau: agglomérés ou enduits de couche sont étuvés.
D'autres buts appa- raîtront de la description qui suit.
Quand on remplace dans les mélanges de sable à noyaux l'huile à noyaux usuelle par certains sucres associés à un liant. de céréales et certains sels ou acides, tels. que ceux décrits ci- dessus, on constate,,de manière inattendue,,,que l'on peut obtenir des noyaux ayant une résistance satisfaisante à vert et une ré- sistance élevée à sec. On a,de plus.,constaté;,de manière inatten- due.,,que les noyaux préparés à l'aide d'un mélange de liant de céréale et de certains sucres associés à certains acides.ou cer- tains sels se cuis ent aussi vite ou nettement plus vite que ceux fabriqués à l'aide d'un liant de céréaleset d'une huile à noyau*.
La demanderesse.à.en outre trouvée de manière inattendue, que les noyaux cuits préparés à l'aide d'un mélange de liant de céréale et de cartains sucres associés'avec certains acides ou sels dé- gagent sensiblement moins de gaz que ceux fabriqués à l'aide d'un liant de céréale et de certains sucres en'l'absence des com- posés additionnels spécifiés ci-après. Ces découvertes s'écartent nettement de la pratique ordinaire en fonderie et ne pouvaient être prévues-par les spécialistes. Quand on mélange le liant de céréales avec les sucres ci-après spécifiés et certains sels, on obtient.une composition mobile et sèche de matière beaucoup plus facile à manipuler que le liant de céréales et L'huile à noyaux.
La présente invention comprend un mélange, en propor- tions convenables, de liant de céréale de certains sucres spéci-
<Desc/Clms Page number 5>
fiés ci-après et d'un composé additionnel choisi dans le groupe qui suit.
Les liants de céréalessont des produits industriels bien connus et comprennent des amidons pré-gélatinisés et des ,farines amylacées pré-gélatinisées, ces dernières contenant gé- . néralement de petites quantités de protéines ou de fibres. De plus, le terme de liant de céréales couvre également les dextri- nes que l'on peut utiliser dans certains usages particuliers.
On entend par sucres' les mono- et di-saccharides des types aldose ou cétose ou des saccharides non réducteurs qui peuvent être hydrolysés dans les conditions d'emploi ici décrites avec formation de saccharides des types aldose et céto- se. C'est ainsi que le saccharose constitue un composant effica- ce du liant décrit et entre dans le cadre de l'invention tandis que le sorbitol ne l'est pas.
Les sucres préférés sont le dextrose, le saccharose et le fructose, ou leurs mélanges mais le maltose et le lactose sont également satisfaisantsbien que moins pratiques pour des raisons de prix. On peut également utiliser de manière satisfai- sante des. mélasses de betteraves ou de canne à sucre (liqueurs mères de la fabrication du saccharose) et des égouts ou de l'hydrol (liqueurs mères de la préparation du dextrose) conjoin- tement avec les composés chimiques additionnels spécifiés, bien qu'évidemment les mélasses et l'hydrol ne soient pas aussi faci- les à manipuler, en raison de leur nature visqueuse,que les sucres sus mentionnés Les sirops que l'on peut préparer par hydrolyse de l'amidon ou du sucre de canne par des traitementsappropriés sont également efficaces dans l'utilisation de l'invention.
Les égouts ou hydrols de dextrose peuvent être traités de manière à éviter la.cristallisation du dextrose qu'ils contiennent par ébullition avec un acide ou une base conformément¯aux procédés 'connus. Ces sous-produits peuvent être moins efficaces que le,
<Desc/Clms Page number 6>
dextrose ou le.saccharose, comme il ressort du tableau 1, mais entrant dans le cadre de l'invention en raison de leurs avantages économiques.
Les composés chimiques additionnels propres aux fins que se propose l'invention.sont l'acide chlorhydrique, le chlo- -rure de sodium, un mélange de paraformaldéhyde et de chlorure d'ammonium, un mélange de paraformaldéhyde et d'acide chlorhy- dr.ique et l'acide borique. Les composés sus-mentionnés peuvent agir comme des agents catalysants facilitant la condensation des sucres ou peuvent se décomposer dans les conditions appliquées avec formation de ces agents catalysants. Toutefois, la présente théorie invention n'est limitée par aucune/opératoire sur cee composés.
Les composés additionnels sus mentionnés doivent être utilisés dans des proportions donnant le maximum d'avatages. Ces proportions peuvent différer pour chacun des composés addition- nels.
La quantité de composés additionnels, de liants de cére ales et de sucres peuvent varier largement. Pour 100 parties de sable, on peut utiliser de 0,25 à 2 parties de liant, de céréa- le' 0,5 à 5 parties de sucre et de 0,002 à 1,05 partie de pro- duit additionnel. La quantité d'eau peut varier de 1,5 à 6% par rapport au sable. D'une manière générale, le volume des gaz mis en liberté par les noyaux cuits ainsi que la durée du chauffage nécessaire pour que les noyaux atteignent les résistances maxima, 'diminuent quand on augmente la proportion de composé additionnel présent dans le sable.
Un type de malaxeur peut produire un noyau d'une résistance à l'état cuit différente de celle produite par un autre: Toutefois) les spécialistes, à l'aide de la présente invention et de quelques essais simples, seront capables de par- venir aux'proportions les plus convenables à leur propres opé- rations.
<Desc/Clms Page number 7>
On avait déjà proposé d'utiliser certains hydrates de carbone avec ou sans huiles à noyaux dans les liants pour noyaux ainsi que divers produits additionnels. Voir par exemple le brevet britannique n 515.470 du 28 avril 1938, le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 2.215.825 du 24 septembre 1940, et le brevet alle- ' mand n 552.380 du 13 juin 1932. Toutefois, comme il ressort de ce quiprécède, la présente invention difère radicalement des anciens procédés et donne des améliorations inattendues.
Les exemples suivants illustrent la présente invention, mais sont donnés seulement à titre d'information et ne limitent. nullement l'invention.
EXEMPLES .
Cet exemple montre l'augmentation de la résistance des noyaux cuits obtenus par usage de certains composés addition- nels dans les liants.
On prépare de la manière suivante divers mélanges pour noyaux contenant un liant de céréale un sucre et un composé additionnel.
On verse dans un malaxeur une quantité pesée de sable standard pour'fonderie de 0,3-0,2 *.)auquel on ajoute 1% en poids de liant de céréales pré-gélatinisé préparé conformément aux principes du brevet des @tats-Unis d'Amérique n 1.939.973. du 13 décembre 1933 et vendu sous le npm déposé de "Mogul" On ajoute alors,l% en poids de sucre (dont la nature est décrite dans le tableau I). Ce mélange sert de témoin. On prépare alors des mélanges'identiques de liant de céréales et de sable,aux- quels on ajoute 1% en poids d'un mélange préparé en mélangeant @ avec soin 100 parties de sucre et la quantité de composé addi- tionnel figurant au tableau.
Dans chacun des cas,,on mélange la masse entière pendant un temps approprié, on arrête la malaxeur, on ajoute 3% d'eau et on travaille de nouveau pendant une période appropriée. Quand
EMI7.1
on utilise l'acide chlorhydrique, on 1."a.-,.IIIf- ...'
<Desc/Clms Page number 8>
solution aqueuse plutôt qu'en mélange avec le sucre. On prépare des échantillons de noyaux suivant un procédé recommandé par l'american Foundrymen's Society (Foundry Sand Handbook, 6 éd., édité en 1952 par l'American Foundryrnents Society, Chicago) et on les cuit dans une étuve à 205 + 5 C pendant le temps indiqué dans le tableau I. On évalue la résistance à la traction de ces noyaux par le procédé décrit dans le manuel ci-dessus. Les ré- obtenus sultats figurent au tableau I.
La cuisson terminée, on enlève les échantillons de l'étuve- , on les refroidit à la température ambiante et on détermine la résistance à la rupture à l'aide d'une machine appropriée. Les résultats figurent au tableau I.
Dans les cas indiqués au tableau I, où le liant est liquide, le liant de céréalesest malaxé avec le sable ; on ajoute ensuite l'eau, le liant liquide et on malaxe. Si le produit addi- tionnel est une poudre sèche, on l'ajoute au liant de céréales, et s'il est un liquide, on l'ajoute à l'état de solution.aqueuse.
TABLEAU I Résistance à la traction des échantillons de noyaux cuits
EMI8.1
<tb> Sucre <SEP> @ <SEP> Composé <SEP> chimique <SEP> Parties <SEP> Durée <SEP> Rés.tract.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> additionnel <SEP> comp.ch./ <SEP> cuis- <SEP> kg/cm
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 100 <SEP> p. <SEP> son, <SEP> h.
<tb>
<tb>
<tb> sucre
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Hydrate <SEP> de <SEP> dex-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> trose <SEP> néant <SEP> 0 <SEP> 0,5 <SEP> 8.5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> d <SEP> " <SEP> O <SEP> 1 <SEP> $12,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Hydrate <SEP> de <SEP> dex- <SEP> acide <SEP> chlorhy-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> trose <SEP> drique <SEP> 0,2 <SEP> 1 <SEP> 16,2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> d <SEP> " <SEP> 10,0 <SEP> 1 <SEP> 19,
1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Hydrate <SEP> de <SEP> dex-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> trose <SEP> acide <SEP> borique <SEP> 10,0 <SEP> 1 <SEP> 13,9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Hydrate <SEP> de <SEP> dex- <SEP> chlorure <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 1.0 <SEP> 1 <SEP> 15. <SEP> 0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> trose <SEP> 1.0 <SEP> 15,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Hydrate'de <SEP> dex- <SEP> paraformaldéhyde
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> trose <SEP> 5.0 <SEP> 1 <SEP> 14,1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> d <SEP> . <SEP> acide <SEP> chlorhydrique <SEP> Oeil <SEP> :.. <SEP> , <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Hydrate <SEP> de <SEP> dex-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> trose <SEP> paraformaldéhyde <SEP> 5,0 <SEP> 1 <SEP> 15,7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> d <SEP> chlorure <SEP> d'ammonim <SEP> 0,1
<tb>