Procédé de fabrication de noyaux et moules de fonderie. La fabrication des moules. et plus parti- culièrement,des noyaux ,de fonderie présente entre autres un double problème à résoudre;
il faut, ,'une part, que les masses utilisées pour cette fabrication présentent une cohésion suffisante pour se prêter au moulage; il est, d'autre part, nécessaire qu'une fois le moule ou noyau formé, elles soient assez poreuses pour permettre, .lors de la coulée -du métal, l'évacuation des gaz dégagés par le métal en fusion et par les liants employés dans le noyau.
Ce double problème offre -des diffi cultés encore plus grandes pour ce qui con- cerne les noyaux de fonderie ,que pour les moules, en raison de la position que ceux-ci sont appelés à occuper au sein du métal.
Les sables silico-argileux ordinairement utilisés comme sables de fonderie possèdent par eux-mêmes une faculté d'agglomération qui leur permettrait de se prêter à la fabri cation de noyaux de fonderie, sans le secours d'aucun liant, Mais l'expérience a montré que les noyaux ainsi constitués présentaient une porosité insuffisante.
Aussi est-il d'usage d'ajouter au sable ide fonderie, pour cette fabrication, une quantité importante de silice destinée à accroître la porosité et pouvant atteindre 70 à<B>85%</B> du mélange.
Cette addi tion massive ide silice nécessite, pour l'agglo mération, l'intervention de liants, habituelle ment constitués par des matières organiques comme par exemple la mélasse, les lessives résiduaires de cellulose sulfitée, et auxquels il est généralement nécessaire d'ajouter une proportion notable d'huile de lin, qui, par oxydation, donne la consistance voulue à l'agglomérat.
La présente invention a principalement pour objet un procédé de fabrication de noyaux et moules de fonderie, qui permet notamment de supprimer la nécessité de re courir à l'huile de lin ou à d'autres liants or ganiques, tout en assurant une cohésion et une porosité convenables des noyaux. L'in- vention comprend également un moule ou noyau fabriqué par ce procédé.
Le procédé de fabrication - dû à la col laboration de _I. Georges Passelec.q et de M. Alexis Semenoff dans les Services de la Compagnie Nationale de Matières Co lorantes et Manufactures de Produits Chi miques du Nord Réunies, Etablissements Iiuhlmann - de noyaux et moules de fon derie suivant l'invention est caractérisé en ce que l'on mélange intimement, par bras sage au contact de l'air, du sable de fonderie, de l'eau et un agent mouillant-moussant, c'est-à-dire un agent ayant la,
propriété de rendre mouillantes les substances avec les quelles il est en contact, de favoriser la for mation des émulsions ondes suspensions des substances liquides et/ou solides en présence et de donner de la mousse lors d'un bras sage suffisamment énergique en présence de l'air, un liant de nature inorganique étant présent, et le brassage étant fait avec une énergie suffisamment grande :pour que de l'air se trouve occlus dans la masse de mou lage obtenue, après quoi l'on forme les moules ou les noyaux, par exemple par passage à la filière ou par moulage ou coulée dans des moules ou boîtes à noyaux, selon l'état de plus ou moins brande fluidité de la pâte ob tenue.
Grâce à l'agent mouillant-moussant incor noré au sable, celui-ci se trouve parfaitement :rouillé et l'air occlus, grâce à l'action de mélange, reste à l'intérieur .de la masse pro- luisant ainsi des pores multiples.
On peut -itiliser à cet effet l'un des nombreux pro luits moussants connus dans l'industrie pour leurs propriétés mouillantes et émulsion nantes, comme par exemple: l'isopropyl- (ou butyl)-naphtalène sulfonate de soude (connu clans le commerce sous le nom de "Brécolane") ou encore les alcools lauriques sulfonés ou les dérivés du formol condensés avec les naphtalènes sulfonés ou même des produits naturels.
La présence de l'agent mouillant-mous- @ant permet de diminuer, dans une certaine mesure, la proportion d'eau propre à donner au mélange la fluidité ou 11 plasticité néces saires pour la formation des noyaux ou des moules.
Le procédé, objet de l'invention, peut être appliqué, en particulier, à la constitution. de noyaux de fonderie à partir de sables ordi naires de fonderie silico-argileux. Dans ce cas, le sable contenant par lui-même son liant, qui est l'argile, il suffit de lui confé rer la porosité voulue en le mélangeant éner giquement avec une solution ou suspension aqueuse de l'agent mouillant-mo Lissant, par exemple de l'agent dit "Brécolane" en pré sence d'air.
On peut, par exemple, ajouter au sable une solution aqueuse, saturée à 1f> de ce mouillant, dans la proportion de 10 à ô de cette solution par rapport au poids du sable. Après passage dans un mélangeur, on obtient une pâte que l'on peut passer à la filière ou qui peut servir à remplir des moules à noyaux plus ou moins compliqués. Les cylindres ou noyaux ainsi formés sont de préférence séchés à l'étuve à une tempé rature d'au moins 120 C.
On obtient finale ment des noyaux argileux de bonne résistance pour l'usage auquel ils sont destinés, dont la densité apparente peut varier entre 1,20 et 1,75 et qui présentent par conséquent un degré élevé de porosité.
On peut également appliquer le procédé suivant l'invention à la fabrication de noyaux à partir de sables n'ayant: par eux mêmes pratiquement aucune faculté d'agglo- mération, tels que des sables constitués par de la silice plus ou moins pure. Dans ce cas, outre l'agent mouillant-moussant, on ajoute au sable siliceux un liant.
On peut recourir, en particulier, à cet effet, au silicate de soude, en ayant alors soin d'incorporer au mélange un catalyseur provoquant la prise du silicate de soude, tel par exemple, que du fluosilicate de soude, fluotitanate de soude, fluotungstate de soude, fluozirconate de soude. La propor tion de liant incorporée au mélange peut va rier suivant l'état de plasticité ou -de fluidité (pie l'on veut obtenir, mais, grâce à la pré- enee de l'agent mouillant-moussant, elle sera.
toujours très faible. Si l'on utilise, par exem- ple, une solution -de silicate de soude -du com merce à 66 Bé, cette proportion peut descen dre jusqu'à 5 % en poids du mélange des autres -éléments et même au-dessous. La quantité de catalyseur .de prise peut varier suivant que l'on désire une prise plus ou moins rapide: en général, on utilisera une proportion de fluosilieate de soude de 2 à 15 % par rapport au poids de silicate,de soude utilisé, obtenant ainsi une durée de prise va riant de 40 à 60 minutes.
La quantité d'agent mouillant-moussant peut enfin varier suivant l'état de porosité plus ou moins grand que l'on veut obtenir pour l'agglomérat final, mais elle sera, elle ;aussi, toujours très ré duite. Si l'on utilise par exemple .le mouil lant dit "Brécolane" ou celui connu dans .le commerce sous le nom de "Primatex", la pro portion de cette substance peut être choisie entre 2 et 5 % par rapport au poids -du silicate de soude.
De préférence, dans la réalisation prati que de l'invention, on effectue un mélange intime du catalyseur et du mouillant avec environ leur poids. de .sable et on mélange ensuite avec le sable restant. Après addition de silicate -de soude et passage dans le mé langeur, on obtient une masse propre à la fabrication des noyaux, soit par .la méthode usuelle, soit par vibration, pendant un court instant. Si la proportion de solution,de sili cate de soude est suffisamment élevée, on obtient une masse assez fluide pour pouvoir être coulée, notamment dans -des moules fer més,
ce qui permet la fabrication de noyaux même très compliqués, la prise se faisant grâce à l'action de catalyse du fluosilicate incorporé. Les noyaux ainsi obtenus présen tent une bonne résistance -et sont très poreux, leur densité apparente pouvant varier, par exemple, de 1,20 .à 1,60.
Ainsi qu'il a été dit, le procédé suivant l'invention peut également être appliqué à lia constitution de moules, cette application se réalisant pratiquement dans les mêmes conditions que la fabrication -des noyaux.
En particulier, dans le cas où la masse de mou lage est constituée par un mélange de sable, de silicate -de soude, de fluosilieate et d'agent mouillant-moussant, on peut former les moules par les méthodes usuelles, par vibra tion ou par coulée de ce mélange sur le mo dèle, ce qui permet de supprimer un grand nombre -des opérations délicates habituelle ment nécessaires dans le moulage des pièces de fonderie:
en particulier, on réalise une économie -de main-d'eeuvre spécialisée et de temps et .l'on élimine les opérations d'étuvage et de cuisson.
D'autre part, il est intéressant de signaler que, par suite de l'absence de liants orga niques, le dégagement gazeux propre au noyau ou -au moule est pratiquement -éliminé, ce qui présente un perfectionnement notable au point de vue des manipulations (facilité, propreté, hygiène -des ateliers).
Afin de diminuer les risques de collage éventuel de la masse de moulage (noyaux ou moules) sur les modèles ou les boîtes à noyau, il y a avantage à .appliquer sur ces modèles ou boîtes une des peintures caout choutées que l'on trouve dans le commerce.
Voici trois exemples de réalisation de l'invention <I>Exemple 1:</I> On a pris 200 parties -de .sable .argileux de fonderie; on a ajouté 25 parties d'une solu tion aqueuse saturée (à 10 %) de mouillant- moussant dit "Brécolane"; on a mélangé intimement et énergiquement le tout dans un appareil émulsionneur, puis on a moulé et séché à 120 , en .élevant progressivement la température, la masse ainsi formée. On a obtenu de cette manière .des noyaux de très bonne qualité.
<I>Exemple 2:</I> On a mélangé intimement: 1 partie de sable siliceux de fonderie, 1 partie -de fluosilicate de soude et 1 partie de mouillant-moussant dit "PrimatexNLW".
On a ajouté ce mélange à 200 parties de sable siliceux de fonderie, puis on y a incor poré intimement et énergiquement 20 parties de silicate de soude. On a moulé, puis on a laissé s'effectuer la prise. Le moule obtenu_@ a fait preuve d'une très bonne tenue et s'est révélé très poreux.
r>_ Exerytple <I>3: .</I> On a. mélangé intimement: 1 partie de sable siliceux de fonderie, 1 partie de fluozirconate de soude et 1 partie de saponine.
On a. ajouté ce mélange à 200 parties de sable siliceux de fonderie et on a incorporé intimement 20 parties de silicate de soude. On a. moulé puis on a laissé s'effectuer la prise. Ile résultat obtenu a. été du même ordre que ceux réalisés dans le cas des exemples précédents.
A process for manufacturing foundry cores and molds. The manufacture of molds. and more particularly, foundry cores present, among other things, a double problem to be solved;
it is necessary, on the one hand, that the masses used for this manufacture have sufficient cohesion to lend themselves to molding; it is, on the other hand, necessary that once the mold or core formed, they are porous enough to allow, during the casting -du metal, the evacuation of the gases given off by the molten metal and by the binders employed in the core.
This double problem presents even greater difficulties for foundry cores than for molds, on account of the position which these are called upon to occupy within the metal.
The silico-clayey sands ordinarily used as foundry sands possess by themselves a capacity of agglomeration which would enable them to lend themselves to the manufacture of foundry cores, without the aid of any binder, but experience has shown that the cores thus formed exhibited insufficient porosity.
It is therefore customary to add to the foundry sand, for this production, a large quantity of silica intended to increase the porosity and which may reach 70 to 85% of the mixture.
This massive addition of silica requires, for the agglomeration, the intervention of binders, usually constituted by organic materials such as molasses, residual sulphite cellulose liquors, and to which it is generally necessary to add a significant proportion of linseed oil, which, by oxidation, gives the desired consistency to the agglomerate.
The main subject of the present invention is a process for manufacturing foundry cores and molds, which makes it possible in particular to eliminate the need to use linseed oil or other organic binders, while ensuring cohesion and suitable porosity of the cores. The invention also includes a mold or core made by this process.
The manufacturing process - due to the collaboration of _I. Georges Passelec.q and Mr. Alexis Semenoff in the Services of the Compagnie Nationale de Matières Co lorantes and Manufactures de Produits Chi miques du Nord Réunies, Etablissements Iiuhlmann - of cores and foundry molds according to the invention is characterized in that one intimately mixes, by gentle arm in contact with air, foundry sand, water and a wetting-foaming agent, that is to say an agent having the,
property of making the substances with which it is in contact wetting, of promoting the formation of wave emulsions suspensions of the liquid and / or solid substances in the presence and of giving foam during a wise arm sufficiently energetic in the presence of the air, a binder of an inorganic nature being present, and the stirring being carried out with a sufficiently great energy: so that the air is occluded in the resulting molding mass, after which the molds or the cores are formed , for example by passing through the die or by molding or casting in molds or core boxes, depending on the state of more or less fluidity of the paste obtained.
Thanks to the wetting-foaming agent incorporated in the sand, it is perfectly located: rusted and the occluded air, thanks to the mixing action, remains inside the mass thus forming the pores multiple.
One can use for this purpose one of the many foaming products known in the industry for their wetting and emulsifying properties, such as for example: isopropyl- (or butyl) -naphthalene sulfonate of soda (known in the trade under the name "Brecolane") or else sulphonated lauric alcohols or formaldehyde derivatives condensed with sulphonated naphthalenes or even natural products.
The presence of the wetting-foaming agent makes it possible to reduce, to a certain extent, the proportion of clean water to give the mixture the fluidity or plasticity necessary for the formation of cores or molds.
The method, object of the invention, can be applied, in particular, to the constitution. of foundry cores from ordinary silico-clay foundry sands. In this case, since the sand itself contains its binder, which is clay, it suffices to give it the desired porosity by mixing it vigorously with an aqueous solution or suspension of the wetting-smoothing agent, for example. example of the agent called "Brecolane" in the presence of air.
It is possible, for example, to add to the sand an aqueous solution, saturated at 1% of this wetting agent, in the proportion of 10 to 6 of this solution relative to the weight of the sand. After passing through a mixer, a dough is obtained which can be passed through the die or which can be used to fill molds with more or less complicated cores. The cylinders or cores thus formed are preferably oven dried at a temperature of at least 120 ° C.
In the end, clay cores are obtained which are of good strength for their intended use, the bulk density of which can vary between 1.20 and 1.75 and which consequently exhibit a high degree of porosity.
The process according to the invention can also be applied to the manufacture of cores from sands having: by themselves practically no capacity for agglomeration, such as sands consisting of more or less pure silica. In this case, in addition to the wetting-foaming agent, a binder is added to the silica sand.
It is possible to use, in particular, for this purpose, sodium silicate, while taking care to incorporate into the mixture a catalyst causing the setting of the sodium silicate, such as, for example, sodium fluosilicate, sodium fluotitanate, fluotungstate of soda, sodium fluozirconate. The proportion of binder incorporated in the mixture may vary depending on the state of plasticity or fluidity (pie one wants to obtain, but, thanks to the presence of the wetting-foaming agent, it will be.
still very weak. If, for example, a commercial sodium silicate solution at 66 Bé is used, this proportion can fall to 5% by weight of the mixture of the other elements and even below. The amount of setting catalyst can vary depending on whether a more or less rapid setting is desired: in general, a proportion of sodium hydroxide fluosilieate of 2 to 15% relative to the weight of silicate or sodium hydroxide used will be used, obtaining thus a duration of setting goes laughing from 40 to 60 minutes.
Finally, the amount of wetting-foaming agent can vary depending on the greater or lesser porosity that is desired for the final agglomerate, but it will also always be very small. If, for example, the so-called "Brecolane" or that known commercially under the name "Primatex" is used, the proportion of this substance can be chosen between 2 and 5% relative to the weight of the substance. sodium silicate.
Preferably, in the practical embodiment of the invention, an intimate mixture of the catalyst and the wetting agent is carried out with approximately their weight. sand and then mixed with the remaining sand. After addition of sodium silicate and passage through the mixer, a mass suitable for the manufacture of the cores is obtained, either by the usual method or by vibration, for a short time. If the proportion of solution, of sodium silicate is high enough, a sufficiently fluid mass is obtained to be able to be poured, in particular in iron molds,
which allows the manufacture of even very complicated cores, the setting being done thanks to the catalytic action of the incorporated fluosilicate. The cores thus obtained have good resistance and are very porous, their bulk density possibly varying, for example, from 1.20. To 1.60.
As has been said, the process according to the invention can also be applied to the constitution of molds, this application being carried out in practically the same conditions as the manufacture of the cores.
In particular, in the case where the wetting mass consists of a mixture of sand, sodium hydroxide silicate, fluosilieate and wetting-foaming agent, the molds can be formed by the usual methods, by vibration or by pouring this mixture onto the model, which makes it possible to eliminate a large number of delicate operations usually necessary in the molding of foundry parts:
in particular, it saves specialized manpower and time and eliminates the baking and cooking operations.
On the other hand, it is interesting to point out that, owing to the absence of organic binders, the gaseous release specific to the core or to the mold is practically eliminated, which presents a notable improvement from the point of view of handling. (ease, cleanliness, hygiene - workshops).
In order to reduce the risks of possible sticking of the molding mass (cores or molds) on the models or the core boxes, it is advantageous to apply on these models or boxes one of the choutées rubber paints which one finds in trade.
Here are three embodiments of the invention <I> Example 1: </I> We took 200 parts of .sand .clays foundry; 25 parts of a saturated (10%) aqueous solution of so-called "Brecolane" foaming agent were added; the whole was thoroughly and vigorously mixed in an emulsifier, then the mass thus formed was molded and dried at 120, while gradually increasing the temperature. Cores of very good quality were obtained in this way.
<I> Example 2: </I> The following were intimately mixed: 1 part of silica foundry sand, 1 part of sodium fluorosilicate and 1 part of so-called "PrimatexNLW" wetting-foaming agent.
This mixture was added to 200 parts of silica foundry sand, then 20 parts of sodium silicate were intimately and vigorously incorporated therein. We molded, then we let set. The mold obtained showed very good resistance and was found to be very porous.
r> _ Exerytple <I> 3:. </I> We have. intimately mixed: 1 part of siliceous foundry sand, 1 part of sodium fluozirconate and 1 part of saponin.
We have. This mixture was added to 200 parts of silica foundry sand and 20 parts of sodium silicate were intimately incorporated. We have. molded and then allowed to set. The result obtained a. been of the same order as those carried out in the case of the preceding examples.