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La présente invention esr relative à un procédé de fabrication de moules de fonderie à base de sable, dans lequel on mélange au sable un liant et une proportion d'eau suffisante pour le rendre moulable et on élimine du moule réalisé à l'aide de ce mélange, une partie de l'eau qu'il contient., telle que la proportion d'eau dans le moule prêt à la coulée soit au maximum égale à 1 % du poids du moule.
On sait que la proportion d'eau qu'un mélange de sable de liant et d'eau doit contenir pour être moulable peut varier entre certaines limi- tes. Souvent, cette proportion est voisine de 8% mais elle peut baisser jus- qu'à environ 3 % à condition d'ajouter certains liants au mélange. Ce n'est qu'exceptionnellement que cette proportion dépasse 12%.
On sait également qu'après moulage, il est indispensable de rédui- re la proportion initiale d'eau en vue d'augmenter la résistance mécanique du moule et de permettre la coulée du métal sans provoquer des vaporisations d'eau préjudiciables à la qualité de ce dernier par occlusion gazeuse ou par trempe superficielle. La proportion maximum d'eau qu'un moule prêt à la coulée peut contenir est, pour certaines pièces, d'environ 4% en moyenne mais toutefois inférieure à 1 % en surface. Dans un grand nombre d'applications et, en particulier, pour la coulée de pièces de métal épaisses, il est in- dispensable d'abaisser la teneur en eau en dessous de 1% en moyenne pour é- viter les inconvénients susdits.
Le séchage à l'air libre jusqu'à ce que la teneur maximum en eau désirée soit atteinte exige souvent quatre à sept jours, ce qui constitue un inconvénient grave auquel on a cherché à remédier par un chauffage des moules à l'étuve. Le transport de cexu- ci dans l'étùve provoque parfois leur détérioration.
Parmi les liants destinés à renforcer la résistance des moules, on a proposé d'incorporer au mélange à mouler, soit du silicate alcalin, soit du ciment.
Dans le cas d'emploi de silicate, on injecte superficiellement de l'anhydride carbonique dans le moule en y enfonçant des petits tubes perforés réunis à une bonbonne d'anhydride carbonique. Il se forme alors du carbonate alcalin qui rigidifie le moule et de la silice colloïdale qui joue le rôle d'agglomérant à froid.
Dans le cas d'emploi de ciment,une partie de l'eau qui a servi à rendre le mélange moulable, assure la prise du ciment. Un gard à la len- teur de cette prise, il faut encore attendre un jour avant de pouvoir trans- porter le moule.
Néanmoins, aussi bien après la prise du ciment qu'au moment où on transporte un. moule au silicate dans lequel on a injecté de l'anhydride carbonique, il se'produit encore parfois des détériorations. En outre, le séchage dans l'étuve augmente sensiblement la durée de la préparation.Ce séchage nécessite parfois encore deux jours pour des moules épais, et, même à la fin de l'étuvage, on n'est pas toujours certain que la teneur moyenne en eau a été abaissée jusqu'en-dessous de 1 %
La présente invention a comme objet un procédé qui permet de raccourcir considérablement la durée de la préparation d'un moule prêt à re- cevoir le métal en fusion, d'abaisser la teneur en eau à des valeurs non atteintes par les procédés utilisés en pratique jusqu'à présent,
d'augmenter la résistance mécanique au delà de ce qu'on a obtenu jusqu'à ce jour et tout cela sans nécessiter aucun transport.
Dans le procédé selon l'invention, on fait circuler à travers la masse du moule, un gaz qui entraîne l'eau excédentaire hors de ce moule.
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Afin de réduire considérablement le temps nécessaire à l'entraîne- ment de l'eau, on fait circuler à travers la masse du moule, de l'air qui est au minimum à 90 C à son entrée dans le moule et, de préférence à une température comprise entre 100 et 200 C.
Pour assurer la circulation à travers la masse peu perméable du moule, il est évidemment indispensable de soumettre à une différence de pression sensible la masse comprise entre l'entrée du gaz dans le moule ,et sa sortie de celui-ci.
Toutefois, il est recommandable de ne pas dépasser pour cetes dif- férence de pression deux kilos par centimètre carré afin de ne pas détériorer le moule sous l'effet de cette différence de -pression.
La différence de pression nécessaire à la circulation peut résul- ter soit d'une aspiration, soit d'un refoulemento Dans le premier cas, la dépression sera automatiquement inférieure à un kilo par centimètre carré.
Cette différence de pression peut être appliquée entre deux faces opposées du moule. Toutefois, dans une variante avantageuse du procédé, pen- dant le moulage, on dispose dans la masse de sable de liant et d'eau des gai- nes poreuses qu'on raccorde ensuite à une machine à une pression différente de la pression atmosphérique.
Dans cette variante, on utilise avantageusement une gaine poreuse et souple et de section presque constante telle que celle faisant l'objet du brevet belge n 5590484 du 24 juillet 1957.
Il résulte d'essais effectués par le demandeur que, lorsque la teneur en eau du mélange est supérieure à environ 13%, une aspiration donne lieu à un lent débit d'eau liquide, que lorsque cette teneur est inférieure à cette limite mais supérieure à environ 4%, l'aspiration donne lieu à un débit de vapeur d'eau comparable à celui que l'on obtient en fai- sant circuler cette vapeur à travers une masse peu perméable mais dont la perméabilité augmente cependant légèrement au fur et à mesure que la propor- tion d'eau diminue dans la masse et que, lorsque cette proportion diminue davantage, la perméabilité augmente rapidement et le débit de vapeur d'eau devient comparable à celui qui s'établit à travers une masse poreuse dont les intervalles entre les grains de sable ne sont pas remplis d'eau.
Le demandeur a supposé qu'à ce moment les grains de sable sont recouverts d'une couche superficielle d'eau qui ne remplit plus les interval- les susdits et que l'élimination de cette eau se fait alors par évaporation dans le courant gazeux aspiré à travers la masse.
Le chauffage au moyen de gaz chaud est avantageusement réalisé en plaçant une cloche étanche sur le moule, en raccordant cette cloche à une source de gaz chaud et en aspirant à travers la masse du moule le gaz chaud qui parvient dans la cloche et l'eau qu'il entraîne par son passage dans le moule.
On peut aussi chauffer le moule avant de faire circuler un gaz chaud à travers sa masse en faisant d'abord circuler un gaz chaud dans la gaine poreuse noyée dans cette masse.
Le chauffage au moyen drair chaud ou d'un autre gaz chaud est très intéressant dans le cas où, de manière connue, on incorpore du ciment à la masse. En effet, on constate que l'on obtient dans ces conditions au bout de très peu de temps, par exemple après une à trois heures de chauffage selon l'épaisseur des pièces, une résistance mécanique de loin supérieure à celle obtenue jusqu'à présent en chauffant le même iélange dans une étuve.,, pendant le même temps et à la même température.
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Selon une autre variante avantageuse du procédé selon l'invention utilisant un gaz chaud, on fait circuler un mélange chaud de gaz de combus- tion et d'air dans la masse du moule qui de manière connue, contient du si- licate alcalin,
Cette variante est économique parce que l'air de fonderie contient généralement un3 proportion importante d'anhydride carbonique, que les taz de combustion mélangés à l'air pour le chauffer contiennent également ce gaz et que, par conséquent, on peut faire réagir le silicate sans emploi coûteux d'anhydride carbonique provenant de bonbonnes sous pression.
L'invention est également relative à un procédé de fabrication de moules de fonderie à base de sable dans lequel on noie dans la masse pendant le moulage des dispositifs destinés à faciliter l'évacuation de la vapeur d'eau et de gaz qui se forment dans cette masse pendant la coulée du métal par suite de la vaporisation d'eau et de la décomposition de ma- tières incorporées à la masse.
On a proposé de disposer dans la masse du moule des mèches de fibres textiles aboutissant à l'exterieur du moule dans l'espoir que la vapeur d'eau et les gaz susdits pourraient se dégager facilement.en passant entre les fibres de ces mèches. L'expérience a montré le peu d'efficacité de ces mèches dans certains applications.
La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient.
Suivant l'invention, on noie dans la masse de sable au moins un conduit perméable à la vapeur et aux gaz, qui est en communication avec l'extérieur du moule.
De préférence, on noie dans la masse au moins une gaine poreuse et souple qui conserve une section à peu près constante.
L'évacuation de la vapeur d'eau et des gaz susdits pendant'la coulée peut ainsi être réalisée facilement après avoir favorisé la fabri- cation du moule par circulation d'un courant gazeux chaud à travers sa masse en faisant emploi d'un conduit noyé dans la masse.
Mais on comprend que'ladisposition d'un tel conduit en vue de favoriser l'échappement de la vapeur d'eau et des gaz susdits pendant la coulée peut être prévue sans que ce conduit soit utilisé antérieurement pour pécher le moule par une circulation de gaz chaud, le séchage é'tant alors obtenu par d'autres moyens.
L'invention a également comme objet un moule de fonderie obtenu par ce procédé. Ce moule présente dans la masse de sable qui le constitue au moins un conduit, de préférence sous la forme d'ure gaine poreuse et sou- ple de section à peu près constante, qui est perméable à la vapeur d'eau et aux gaz et qui est en communication avec l'extérieur du moule.
D'autres particularités et détails de l'invention apparaîtront au cours de la description des dessins annexés au présent mémoire, qui s schématisent différentes façons de réaliser ce procédé.
La figure 1 est une vue en perspective, après brisure partielle d'une installation pour l'aspiration de l'eau à froid à travers le fond d'un moule.
La figure 2 est une vue en perspective, après brisures partielles, d'une autre installation pour l'aspiration de l'eau d'un moule, pendant le chauffage de celui-ci , effectué par la circulation d'un gaz chaud à travers sa masse.
La figure 3 représente en perspective, après brisures partielles,
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une autre façon de réaliser le chauffage et le séchage d'un moule.
Dans ces différentes figures, les mêmes notations de référence dé- signent des éléments identiques.
A la figure 1, on voit un châssis 2 dans lequel on a préparé un moule 3 à base de sable contenant environ 8 % d'eau. Ce moule repose sur un fond perforé 4 dont les perforations 5 communiquent avec une chambre 6 dans laquelle on peut créer une dépression en raccordant une source de vide non représentée à une tubulure 70
Pour abaisser rapidement la proportion d'eau contenue dans ce mou- le, jusqu'à une teneur inférieure à 1 %, on aspire l'eau excédentaire en raccordant la tubulure 7 à la source de vidéo
Dans cette variante du procédé selon l'invention, le châssis 2 est immobilisé pendant toute la durée du séchage 0 On peut libérer une partie de ce châssis immédiatement après le moulage en rendant la partie de ses parois latérales au-dessus du fond 4 indépendante de celui-ci.
La séparation peut avoir lieu par exemple au niveau de la ligne en trait mixte 80
Avec 7,'installation représentée à la figure 2, on peut procéder facilement à un chauffage du moule après sa formation. Dans cette installa- tion , l'aspiration de l'eau excédentaire est effectuée parl'intermédiaire d'une gaine poreuse souple 9 qu'on a disposée au sein dù moule pendant le moulageo Une gaine qui convient à cet effet est décrite dans le brevet belge n 5590484 précité et comprend essentiellement une armature flexible constituée par l'enroulement en spirale d'un fil élastique, par exemple en acier doux, ladite armature servant de support à un tuyau tressé qui res- te tendu sur elle. Une telle gaine peut facilement être dispose aux endroits requis pendant le tassement du sable.
Pour chauffer le moule à sécher, on fait par exemple circuler un fluide gazeux chaud dans la gaine 9 Celle-ci est raccordée non seulement à la tubulure d'aspiration 7 mais également à une tubulure 10 qu'on peut raccorder à une source de gaz chaudAi lieu d'aspirer celui-ci, on peut aus- si le refouler par l'une ou l'autre des deux tubulures 7 et 100
Quand on estime que le chauffage du moule est suffisant, on aspire l'eau excédentaire qui reste dans le moule, en fermant un robinet 11 dont est pourvue la tubulure 10 Par le fait que la tension de vapeur dans le moule chauffé est plus élevée qu'à froid,
l'élimination de l'eau est foxte- ment accélérée par le courant d'air qui s'établit à travers la masse à sé- cher On peut aussi assurer la circulation du courant gazeux entraînant l'eau excédentaire dans la masse en refoulant un gaz chaud dans la gaine poreuse 9 après avoir fermé le robinet 11
Au lieu de chauffer le moule 3 par l'intérieur comme c'est le cas avec l'installation selon la figure 2, on peut aussi le chauffer à partir de l'extérieur, à l'aide d'un fluide gazeux chaud.
On utilise pour cela une installation telle que celle schématisée à la figure 3. Cette installation comprend une cloche 12 que l'on place au- dessus du moule à sécher et dont on assure l'étanchéité par exemple à l'aide d'un joint de sable 13On amen.- le gaz chaud à l'intérieur de cette cloche en raccordant sa source à une tubulure 14 pourvue d'un-- robinet 15 et on as- pire à travers le moule 3 en raccordant la tubulure 7 à une source de vide pendant que le ropient 11 est fermé.
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Si on utilise pour le chauffage un mélange d'air et de gaz chauds provenant -de la combustion d'hydrocarbures liquides, la proportion d'eau dans des gaz de combustion dans le mélange chauffant est insuffisante pour que, par condensation de cette eau, au contact du moule froid, la proportion d'eau dans ce moule puisse s'élever au-dessus de 13 %
Dans un cas particulier de chauffage à l'aide d'un mélange gazeux chaud, on opère comme suit :
On constitue une masse moulable comprenant en poids 100 parties de sable et 1,5 partie de résine synthétique telle que de l'acétate de vinyle ou du polystyrène en émulsion dans 4,5 à 7,5 parties d'eauo
Pendant la fabrication du moule, on dispose un tube poreux et flexible du type susdit au sein de la masse de façon que la distance de ce tube à la surface .extérieure n'excède pas 10 centimètres.
On raccorde ledit tube à une source d'air chaud à 120 Co Sous une pression de 1 kg /centimètre carré, on opère pendart une heure un réchauffement de la masse par circula- tion de l'air chaud dais le tube en laissant ouvert le robinet 11 de la figure 20 On ferme alors le robinet et on constate au bout de 1,30 heure à 2 heures un séchage tel que l'humidité restante au sein de la masse ne dépasse pas 0,5 % On constate , de plus, une polymérisation des résines employées due à la températureo
La résistance à la compression est de l'ordre de 20 kilos/centimè- tre carré.
Lorsqu'on utilise comme mélange gazeux chaud de l'air de fonderie qui a été réchauffe par mélange avec des gaz de combustion et qu'on le fait agir suren moule contenant du silicate alcalin dissous dans l'eau de moula- ge, ce mélange gazeux a comme effet d'augmenter le durcissement du moule non seulement parce qu'il élimine de l'eau mais également parce que 1' anhydride carbonique qu'il contient réagit, de manière connue, avec le silicate pour former du carbonate alcalin et de la silice colloïdale.
Cette variante du procédé selon l'invention est par exemple réalisée dans les conditions suivantes :
On constitue une masse moulable à l'aide de 100 parties en poids de sable, 4 parties en poids de silicate alcalin et 2 à 4 parties d'eau.
Le tube poreux est disposé comme indiqué dans l'exemple précédent.
Un mélange chaud contenant de 1 air et de l'anhydride carbonique à teneur de 20% de CO2 est admis sous une même pression, à la température de 120 C.
La solidification du moule s'opère pendant les 30 premières minuteso La résistance à la compression est à ce moment de l'ordre de 10 kilos/centimètre carré. Si l'on prolonge le traitement de 1,30 heure à 2 heu- res, on déshydrate le sable à un taux inférieur à 1% de sa masse, mais la résistance à la compression ne s'accrot pas sensiblement.
Une autre variante comporte l'emploi de gaz chaud exempt de CO2 L'air admis est de l'air chaud à 180 C' Dans ce cas, suivant une transfor- mation connue, le silicate se déshydrate sans autre décomposition et au bout de 2 à 3 heures, on constate un taux d'humidité inférieur à 1/2 % et des résistances à la/compression allant jusqu'à 100 kilos par centimètre car- ré
Si, au lieu de silicate alcalin, on incorpore au moule du ciment.,. la circulation du gaz chauffant permet d'obtenir en peu de temps une résis- tance mécanique due à la prise du ciment, bien supérieure à celle obtenue pendant le même temps lorsque le moule est chauffé sans entraînement de 1' eau à travers lui.
Il est curieux de constater que cette plus grande résis-
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tance à bref délai est obtenue, même quand la proportion d'eau restant dans le moule est inférieure à celle considérée jusqu'à présent comme indispensable pour une prise complète du ciment.
Ceci pourrait s'expliquer en admettant que seules les couches super- ficielles des grains de ciment interviennent pour l'élaboration des sels hydratés assurant les résistances.
Cette remarque conduit à utiliser des proportions de ciment à haute surface spécifique (au moins 4.000 blaines) permettant des conomies en poids de l'ordre de 35% par rapport à des ciments dont la surface spécifique est de 2. 600 blaines.
En appliquant cette dernière variante du procédé selon l'invention, on opère par exemple comme suit :
On constitue une asse moulable à l'aide de 100 parties en poids de sable, 10 parties .de ciment à surface spécifique de 2600 blaines, et 8 parties en poids d'eau de gachage et de mouillage. On coiffe le moule comme montré à la figure.3¯.après avoir disposé le tube flexible poreux à une distance maximum de 10 centimètres des faces extérieures. On laisse le. module au repos pendant 3 heures afin de laisser s'opérer un début de prise du ciment:. On envoie alors l'air chaud à 120 C sous la cloche et on relie le tube à une pompe à vide qui y crée une dépre sion supérieure à 500 millimètres de mercure.
On constate au bout de trois nouvelles heures un durcissement complet de la masse et un taux d'humidité dans celle-ci inférieur à 0,5%. La résistance à la compression est alors de 16 à 17 kilos par centimètre carré. il est à noter qu'en fin d'opération, la dépression à l'intérieur du tube est tombée à environ 200 millimètres de mercure.
Le procédé de fabrication d'un moule de fonderie décrit en se référant aux figures ci-jointes et aux exemples ci-dessus donne lieu à un moule qui facili- te l'évacuation de la vapeur d'eau et des gaz provenant de la décomposition des matières mélangées au sable.
REVENDICATIONS
1.- Procédé de fabrication de moules de fonderie à base de sabe, dans lequel on mélange au sable un liant et une proportion d'eau suffisante pour le ren dre moulable et on élimine du moule réalisé à l'aide de ce mélange, une:partie de l'eau qu'il contient telle que la proportion d'eau dans le moule prêt à la cou- lée soit au maximum égale à 1% du poids du moule, caractérisé en ce qu'on fait ci:!: culer à travers la masse du moule, un gaz qui entraine l'eau excédentaire hors de ce moule.