Procédé pour la confection de moules et de noyaux pour la coulée des métaux. La présente invention est relative<B>à</B> la confection de moules et de noyaux destinés <B>à</B> la coulée des métaux, par exemple des alliages métalliques. Elle permet de préparer des moules ayant des propriétés avantageuses et exigeant notamment moins de parachève ment<B>à</B> cause d'une plus grande régularité de la surface etd'une plus grande précision des dimensions.
Pour la -confection des moules, on emploie généralement un sable spécial, appelé sable de fonderie, qui peut contenir une certaine quantité d'argile ou de craie. On utilise égale ment de la silice en poudre, des silicates m<B>'</B> i- néraux ou des matières analogues. On mé lange cet agrégat avec de l'eau additionnée d'une quantité plus ou moins importante d'un faible agent liant, de manière que le sable eonserve sa forme pendant le séchage. Le moule achevé doit, d'une l5art, être assez résistant pour empêcher la percée du métal et, d'autre part, avoir une porosité suffisante pour permettre l'échappement des gaz qui se dégagent pendant la coulée.
On sait que la confection des moules exige une main-d'#uvre spécialisée et que cepen dant les moules présentent ordinairement de nombreux défauts. La dureté des moules va rie d'un point<B>à</B> l'autre; la surface des moules est plus ou moins rugueuse; le retrait au sé- cha-ge ne peut pas être déterminé exactement, de sorte que les dimensions des pièces moulées ne sont qu'âpproximatîve#. En outre, l'humi- dité restant dans un moule imparfaitement séché provoque des défauts, par suite de la vaporisation de Veau pendant la coulée du métal, surtout quand il s'agit de magnésium..
Enfin, quand on traite des métaux fondant <B>à</B> température élevée, la matière du moule qui n'est pas assez réfractaire se fritte au contact du métal et forme<B>à</B> la surface<B>-de</B> celui-ci une croûte dure qu'il est -difficile d'en lever par la suite.
Le procédé selon la présente invention, pour la confection de moules et de noyaux destinés<B>à</B> la coulée des métaux, est Qaraetkris6 en ce que l'on prépare une masse plastique renfermant un agrégat minéral, Lm liant com prenant les produits d'hydrolyse au moins partielle d'un silicate organique et un régu-_ lateur de prise, et en ce que l'on constitue<B>à</B> l'aide de cette masse au moins la partie du moule ou du noyau destinée<B>à</B> venir en -con tact avec le métal. La formation du moule ou du noya-Li peut s'effectuer en tassant la masse plastique autour du modèle ou dans un moule soit<B>à</B> la main, soit<B>à</B> l'aide de procédés mécaniques.
Le moule ou le noyau peut, après séchage, être chauffé dans le -but de -durcir le liant, par exemple jusqu'à transformation des composés siliciques en silice anhydre.
L'invention comprend également un moule obtenu par le procédé ci-dessus.
Des recherches récentes ont, en effet, mon tré que les produits -dhydrolyse des silicates organiques (tétraalcoyloxy- ç)-q aryloxysili- canes) fournissent des liants liquides dont la prise peut être facilement réglée et permet tent d'obtenir des moules ou noyaux possé dant les propriétés désirées.
La présente invention est, de préférence, réalisée en mélangeant un agrégat réfîrac- taire du type habituel avec un liant liquide contenant un silicate organique et de l'eau en quantité plus que monoincyléculaire, mais lion supérieure<B>à</B> quatre molécules d'eau pour une -dester, auquel on -ajoute, un régulateur de prise.
Comme régulateur de prise, on peut se servir d'un des agents usuels pour l'hydro lyse des esters siliciques tels que, par exem <B>ple</B> l'acide chlorhydrique, la chaux ou la ma gnésie; dans cecas, l'hydrolyse sera générale ment complète, c'est-à-dire aboutira<B>à</B> la forma tion de silice, hydratée. Il est cependant préféra- b#le d#emp1oyer comme régulateur de prise des agents favorisant la condensation des produits d'hydrolyse tels que la pipéridine; on obtient ainsi ungel plus ferme constitué par un pro duit polymérisé.
Le régulateur de prise peut être ajouté<B>à</B> l'agrégat réfractaire, le liquide liant étant, par,exemple, un tri-alcoyloxy-silicanol et l'eau supplémentaire -se trouvant avec l'agrégat et le régulateur de prise. On peut aussi ajouter l'eau et le régulateur de prise au liant avant de mélangéercelui-ci avec l'agrégat réfractaire.
La quantité d'eau nécessaire pour la trans- farmation complète d'un silicate organique en silice est de quatre molécules pour une molé cule d'ester. On peut réduire cette quantité et n'employer, par exemple, que deux malé- cules d'eau pour une -dester. L'ester partiel lement hydrolysé peut, après prise et séchage du mou-le, être décomposé par la chaleur sans que,celui-ci subisse -ni retrait ni autres chan gements de dimensions.
Une fois le moulage achevé et la prise faite, il est avantageux de chauffer le moule pourdurcir le liant; on peut pousser lechauf- fage jusqu% <B>700</B> et<B>10001</B> C dans le but de transformer le liant en silice anhydre. Dans tous les cas, on ne retire pas le modèle avant la prise du liant. La teneur en composés silieiques (lu liant, exprimée en silice, peut varier entre<B>9</B> et <B>33</B> 'Vo. En modifiant la teneur en silice et la nature des silicates utilisés, on peut obtenir une masse poreuse ayant la cohésion et la résistance voulues.
On peut régler la porosité par des moyens connus, mais celle-ci est d'ordinaire mainte nue dans des limites telles qu'elle permette -uniquement le passage des gaz formés pen dant la coulée du métal.
Les moules obtenus conformément<B>à</B> l'in vention peuvent être constitués par<B>de</B> la silice pure ou des silicates minéraux liés par de la silice pure; dans ce cas, ils sont très réfrac taires et possèdent -une grande résistance mé canique et un coefficientde dilatation exfflsi- vement faible.
Il est maintenant décrit ci,dessous un exemple particulier de réalisation de l'inven tion.
La pièce<B>à</B> couler possède un plan de sy métrie, de sorte que le moule peut être ouvert suivant,ce plan.
On commence alors par confectionner un modèle<B>à</B> surfaces soigneusement parache vées, en tenant -compte du retrait particulier, au métal et<B>à</B> la matière du moule.
D'autre part, on confectionne un faux demi-moule en plâtre, en pâte<B>à</B> mouler ou en une autre matière convenable. On enduit les surfaces -du modèleet du demi-moule avec une substance facilitant la séparation des pièces, comme par exemple une solution de vaseline ou de -cire d'abeille dans du tétra chlorure de -carbone.
On met le tout -dans un châssis de dimen sions suffisantes pour que le moule ait l'épais seur voulue. Pour les accessoires -du moule tels que les entonnoirs, jets de coulée, évents, etc., on emploie de la pâte<B>à</B> mouler ou de la cire.
On moule ensuite avec le mélange préparé comme il est expliqué plus loin. La prise est terminée après une demi-heure. On retire les parois du châssis, puis on enlève le modèle et le demi-moule en plâtre,<B>On</B> laisse alors sécher i le demi-moule réfractaire pendant une demi- heure. On enduit sa surface et celle du mo dèle comme on l'a fait précédemment, on re met le modèle et<B>le</B> demi-moule dans le châssis et on moule la,deuxième partie du moule<B>de</B> la même façon que la première.
On enlève le châssis et le modèle, on laisse sécher pendant huit heures<B>à</B> la température ambiante et on cuit le moule en chauffant assez lentement pour que la température vou lue ne soit pas atteinte en moins #d'une heure".
Il arrive parfois que le modèle ne corres ponde qu'à une, moitié de la pièce symétrique. Dans ce cas, on place le, demi-modèle sur une surface plane, en verré par exemple, et on prépare les deux demi-moules avec -ce demi- modèle placé dans un -châssis.
On prépare la matière de moulage comme suit: L'agrégat réfractaire correspond<B>à</B> la com position granulométrique suivante, déterminée aux tamis BSS (British Standard Sieves):
EMI0003.0015
Sillimanite <SEP> passant <SEP> au <SEP> tamis <SEP> <B>30</B>
<tb> Sillimanite <SEP> refusée <SEP> au <SEP> tamis <SEP> <B>80 <SEP> 897</B>
<tb> Sillimanite <SEP> refusée <SEP> au <SEP> tamis <SEP> <B>100 <SEP> 1318 <SEP> g</B>
<tb> Sillimanite <SEP> refusée <SEP> au <SEP> tamis <SEP> 200 <SEP> <B>360 <SEP> g</B>
<tb> Sillimanite <SEP> refusée <SEP> au <SEP> tamis <SEP> <B>300 <SEP> 366 <SEP> g</B>
<tb> Régulateur <SEP> de <SEP> prise <SEP> <B>5 <SEP> g</B> S'il s'agit d'un moulage<B>à</B> faire<B>à</B> la main, on mélange convenablement les produits<B>à</B> sec et on ajoute<B>650</B> centimètres cubes de liant liquide. Celui-ci petit avantageusement être un ester silicique hydrolysé du type décrit dans le brevet suisse<B>NI, 273388.</B>
<B>Il</B> en résulte une masse ayant la consis tance d'un sable de fonderie que l'on place dans le châssis en damant énergiquement; elle peut être soumise<B>à</B> des vibrations pendant quelques minutes.
Si on envisage,de <B>f</B>aire le moulage par des moyens mécaniques, on prend le même agré gat que ci-dessus, mais on n'ajoute que 450 centimètres cubes de liant. La pression de moulage est de l'ordre -de 14<B>à 70</B> kg/cm.
Si on veut augmenter la résistance et la dureté superficielle<B>du</B> moule, on imprégnera celui-ci avec le liant liquide et on le cuira après séchage. On peut répéter le traitement s'il<B>y</B> a lieu.
On peut aussi renforcer le moule en ajou tant au mélange des matières convenables, telles que des toiles en fibres de verre ou en amiante. Pour éviter la formation de plans de clivage, on aura soin d'imprégner ces toiles réfractaires avec une suspension dans le liant de l'agrégat réfractaire finement pulvérisé.
Quand les moules sont de très grandes di mensions, on peut employer pour la plus grande partie de ceux-ci du sable, de l'argile ou une autre matière peu -coûteuse. Dans ce cas, on connnence par tasser sur le modèle une,couehe de<B>25</B> mm au moins constituée par une masse obtenue -comme indiqué plus haut. Le reste du moule est ensuite confectionné ait moyen<B>de</B> sable suivant la technique habi tuelle.
Si on veut que la surface du moule soit parfaitement polie, on prendra un agrégat passant ait travers d'un tamis très fin.
On peut aussi confectionner le moule par la méthodedite en cire perdue. Dans ce cas, le modèle doit être en une substance qui peut être fondue et coulée une fois le moule achevé. Le silicate organique<B>à</B> employer -doit alors avoir une<B>f</B>aible teneur en silice, afin que le<B>-</B> liant ne soit pas trop dur et que le moule puisse être facilement brisé après la coulée du métal.
On peut faire le moule en plusieurs pièces, celles-ci se plaçant dans des châssis assemblés par -des clavettes. Le silicate qui convient pour ce genre -de travail doit former un liant dur et résistant: on renforcera le moule au moyen de fils, -de baguettes ou de toiles réfractaires en amiante ou en fibre de verre.
La préparation des noyaux pour la -coulée des métaux peut s'effectuer suivant la tech nique décrite plus haut pour la confection des moules. Toutefois, comme on doit pouvoir désagréger le noyau f acilement, on prendra -un liant donnant un noyau aussi tendre que pos sible; on a trouvé qu'un liquide contenant de <B>10 à 15</B> 1/o de silice convient pourcet usage, La présente invention permet de coidec- tionner des moules pouvant servir pour un grand nombre de coulées.
D'autre part, quand il s'agit de la coulée de métaux fondant<B>à</B> des températures peu élevées, on peut remplacer les poudres réfrac taires par des substances convenables, tel-les que le plâtre, l'oxychlorure de magnésium ou le ciment fondu. Dans ce -cas, il est indiqué de recouvrir le moule -d'une couche d'une suspen sion de ces -substances dans le liant, comme il a été décrit plus haut. Cette couche sera renouvelée quand la nécessité Wen fera sentir.