CH313427A - Produit pour la confection de modèles destinés au moulage dit "à cire perdue" - Google Patents

Produit pour la confection de modèles destinés au moulage dit "à cire perdue"

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CH313427A
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    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C7/00Patterns; Manufacture thereof so far as not provided for in other classes
    • B22C7/02Lost patterns

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description


  Produit pour la     confection    de modèles     destinés    au moulage dit   à cire perdue      Le procédé de fonderie dit   à cire per  due   consiste essentiellement à utiliser des  moules en matières réfractaires, constitués par  un seul bloc formé autour d'un modèle qui est  ensuite éliminé par fusion, volatilisation et  combustion.  



  Dans de nombreux cas, on emploie, pour  les modèles, des matières à consistance de cire       (céroïdes)        moulables    à l'état fondu vers 80 ou  1000 par coulée à la pression atmosphérique,  ou sous une faible pression de l'ordre de 5 à  15     kg/cm2.     



  Dans d'autres modes de fabrication, on  forme les modèles par     injection    sous forte  pression, de l'ordre de 100     kg/cm2,    de matières  thermoplastiques portées à une température  suffisante pour que le moulage soit possible.  On obtient ainsi des répliques plus précises  que par coulée sans pression à l'état liquide et  on évite certains défauts de forme dus aux  retraits et retassures.

   Les propriétés mécani  ques des résines synthétiques thermoplastiques  leur confèrent un autre avantage     sur    les     cé-          roïdes.        Etant    en effet plus dures, plus tenaces  et plus     résilientes,    elles permettent d'éviter les  rayures, les déformations et même les ruptu  res,     qui    se produisent dans certains cas dans  les grappes de modèles en matières cireuses,  au cours des manipulations ou au cours du  remplissage du moule par les poudres réfrac  taires.

      Malgré les avantages que présente l'emploi  des matières thermoplastiques, les deux pro  cédés et les deux sortes de matières restent  toutefois conjointement utilisés dans toutes les  fabrications industrielles. Les matières thermo  plastiques peu     fusibles    ne peuvent en effet     êtie     moulées que par des machines puissantes, dans  lesquelles sont montés des moules en acier dur  dont la fabrication coûteuse ne se justifie que  pour des séries importantes. En outre, seuls  les modèles peu massifs, ne comportant pas de  grandes épaisseurs, sont susceptibles d'être  moulés par injection et c'est là un fait bien       connu    dans les industries de transformation  des matières plastiques.  



  Pour l'économie du procédé, il est souhai  table par ailleurs que soit prépondérante la  part qui revient à la     fusion    dans l'élimination  du modèle au cours du chauffage auquel le  moule est soumis ; c'est une condition évidem  ment     nécessaire    à la récupération d'une partie  sensible de la matière du modèle. En fait,  alors qu'une fraction importante des mélanges       céroïdes    est     recueillie    à l'état liquide pendant  le chauffage du moule, les résines thermoplas  tiques, le polystyrène par exemple, sont entiè  rement perdues, car, trop visqueuses pour  s'écouler, elles ne s'éliminent que par     volatili-          sation,    décomposition et combustion.

   Il arrive  aussi que     l'échauffement    des substances peu  fusibles dans certaines cavités du moule déve-           loppe    des pressions     suffisantes    pour déformer  l'empreinte.  



  La titulaire a maintenant découvert un  produit apte à être     utilisé    pour la fabrication  des modèles destinés au moulage dit   à cire  perdue   qui, réunissant un ensemble de pro  priétés en apparence contradictoires, permet  de réaliser des progrès substantiels dans la  commodité, le prix de revient et la qualité des  fabrications en   cire perdue      .    Les avantages  du produit objet de l'invention proviennent de  ce qu'il est très supérieur aux     céroïdes    par sa  dureté et sa     résilience    et de ce que sa plasti  cité à la température ambiante est bien moin  dre.

   Ils résultent aussi de son aptitude à être  moulé suivant les commodités particulières et  les nécessités de fabrication, par chacun des  procédés dont disposent les ateliers de fonde  rie de précision : coulée directe à la pression  atmosphérique - moulage par intervention  d'une faible pression de l'ordre de 4 à  20     kg/cm2,    d'air comprimé par exemple   injection sous forte pression.  



  L'invention repose essentiellement sur la  découverte de propriétés remarquables et im  prévisibles de mélanges de polyéthylènes syn  thétiques (paraffines à très haut poids molécu  laire obtenues par polymérisation de l'éthy  lène).  



  Il a été conseillé, au Congrès de 1950 de       l'American        Foundrymen's    Society, d'améliorer  les propriétés mécaniques des cires     paraffini-          ques    redevables de la coulée par gravité par  une addition de     polyéthylène    en teneur     infé-          rieure    à     10        %.     



  La titulaire a reconnu par la suite l'intérêt  de mélanges à plus forte teneur en polyéthy  lène et les a décrits     dans    le brevet français  demandé le 8 août 1951, pour   Mélange pour  modèles dans le procédé de fonderie à cire  perdue  , qui se     trouve    couvrir les mélanges  de     paraffine    et de polyéthylène, qui     compren-          nent        entre        10        et        50        %        de        polyéthylène.     



  Avant tous ces travaux, on avait proposé  de préparer les modèles par injection sous fai  ble pression de résines synthétiques dont le  poids moléculaire, compris entre 5000 et  40 000, est assez bas pour que la substance,    après addition     d'un    plastifiant, soit suffisam  ment molle à la température de travail pour  remplir le moule     métallique    sous l'action de la  pression modérée qui lui est appliquée.

   On a  cité un mélange de polyéthylène de poids     mo-          léculaire        10        000        auquel        est        incorporé        30        %        en     poids de     paraffine    ;

   le moulage peut en être  fait à 900 C sous une pression de refoulement  de 14,5     kg/cm2.    En réalité, les propriétés  thermoplastiques du polyéthylène, constitué       uniquement    de molécules dont le poids molé  culaire s'éloigne peu de 10 000, le rendent  apte à être moulé uniquement par injection  sous forte pression avec plus ou moins de  difficultés et les propriétés mécaniques des  moulages obtenus sont très médiocres et insuf  fisantes pour certains usages comme le mon  trera la comparaison des     résiliences    qui sera  faite avec les produits conformes à l'invention.

    La     plastification    par addition de paraffine per  met le recours au moulage sous faible pres  sion,     niais    les propriétés mécaniques sont en  core plus faibles que celle du polyéthylène et  sont     insuffisantes    pour assurer des fabrica  tions de qualité.  



  En fait, on n'a pas réussi jusqu'à présent  à utiliser les polyéthylènes seuls et/ou plasti  fiés. Les produits     obtenus    sont     insuffisants    par  leurs propriétés mécaniques, soit trop     fluides,     soit trop visqueux, pour satisfaire aux condi  tions industrielles de moulage.  



  Ainsi, un polyéthylène à poids moléculaire  élevé de l'ordre de 24 000 est apte à donner  de bons moulages par injection sous forte  pression (100     kg/cm2    à     180o).    Mais on cons  tate que les grappes se déforment sous des  charges très faibles et ne peuvent donc pas  supporter les efforts qu'elles ont à subir nor  malement au cours du     remplissage    du moule.  



  Dans un autre cas, celui     du.'    polyéthylène  de poids moléculaire 2500,     moulable    par gra  vité entre 120 et 1500, les modèles restent suf  fisamment rigides pour l'emploi pratique, mais  ils sont trop fragiles : leur résilience, mesurée  et exprimée comme il est dit ci-dessous est de  4 kg x cm environ à 260, valeur que l'expé  rience montre être     insuffisante    dans la pratique       industrielle.         On peut légitimement admettre,     dans    ces  conditions, qu'aucun polyéthylène, quel que  soit son poids moléculaire moyen, ne peut  convenir à la fonderie de précision, car, dans  ces produits courants,

   les poids moléculaires  restent compris entre des limites plus ou moins  étroites et obéissent plus ou moins à une  répartition     gaussique.       L'invention a pour objet un produit pour  la confection de modèles destinés au moulage  dit   à cire perdue  , caractérisé en ce qu'il  est constitué par un mélange comprenant des  polyéthylènes de poids moléculaires très dif  férents. Cette différence des degrés de poly  mérisation dans les composants     polyéthyléni-          ques    du mélange conduit à des produits     mou-          lables    de propriétés mécaniques très élevées.  



  On citera comme exemple de produit con  forme à l'invention celui constitué par un mé  lange qui comprend du polyéthylène de poids  moléculaire voisin de 24 000 et du polyéthy  lène dont toutes les molécules ont un poids  compris entre 2500 et 3000 ; la température  de fusion du premier désigné H est de 1400 et  celle du second désigné N est     107p    C. Le ta  bleau ci-dessous montre bien la différence très  importante de résilience par rapport à des  polyéthylènes de même poids moléculaire  moyen, mais dont les molécules ont des degrés  de polymérisation très voisins.

    
EMI0003.0008     
  
    <I>Produits <SEP> P. <SEP> M. <SEP> Résilience</I>
<tb>  <I>étudiés <SEP> - <SEP> moyen <SEP> en <SEP> kg/cm-I</I>
<tb>  Polyéthylènes <SEP> constitués <SEP> de
<tb>  molécules <SEP> de <SEP> degrés <SEP> de <SEP> <B>10000</B> <SEP> 8
<tb>  polymérisation <SEP> peu <SEP> différents
<tb>  Mélanges <SEP> de <SEP> polyéthylène <SEP> N
<tb>  et <SEP> de <SEP> polyéthylène <SEP> H <SEP> ( <SEP> <B>10000</B> <SEP> 26       Ces mesures ont été faites avec un mouton  pendule de 1,5 kg, la distance entre appuis  étant de 30 mm. L'éprouvette utilisée a une    section de 16 mm X 8 mm à fond d'entailles  triangulaires de 1,5 mm X 3 mm.

   Parmi les  mélanges constitués à partir des polyéthylènes  désignés ci-dessus<I>N</I> et<I>H,</I> ceux qui satisfont  aux conditions nécessaires de résilience, de  dureté et de résistance à la déformation sous       faible        charge,        contiennent        moins        de        90        %        de          N        et        moins        de        75        %        de        H.     



  Dans le domaine de l'injection, la pression  de moulage doit être d'autant plus élevée -que  la température est plus basse et que la teneur  en produit hautement polymérisé est élevée.    On signalera comme mélange doué de pro  priétés particulièrement élevées le mélange de       62        %        de        polyéthylène        N        et        38        %        de        polyéthy-          lène    H.

   Sa résilience, mesurée comme il -a été  dit, est de 27,1 kg/ cm et sa dureté Brinell,  mesurée avec une bille de 10 mm de diamètre  sous une charge de 45 kg, est de 5;4     kg/mm2    ;  il ne se déforme pas sous les charges aux  quelles il est soumis dans la confection du  moule ; il peut être coulé en chute après avoir  été porté à l'état liquide par chauffage à 2400.  



  Une résilience encore plus grande,  35 kg X cm est obtenue par mélange de       50        %        de        polyéthylène        N        et        50        %        de        polyéthy-          lène    H ; la dureté est elle-même un peu supé  rieure et égale à 5,7     kg/cm2.     



  Dans la pratique, le prix des mélanges  conformes à l'invention peut être abaissé par    adjonction de paraffine, en proportion infé  rieure à 40 0/0, par exemple, pour le mélange  des polyéthylènes<I>N</I> et<I>H.</I> L'utilisation et les      propriétés des mélanges obtenus, avec ou sans       paraffine,    seront expliquées par les diagram  mes ci-annexés, dans lesquels  La     fig.    1 est un     diagramme    qui servira  commodément de     guide    pour le choix du mode  de moulage des mélanges de polyéthylènes non  plastifiés.  



  La     fig.    2 est un     diagramme    double, dont  la partie supérieure représente les lignes  d'égale dureté     Brinell,        établies    en fonction des  teneurs en polyéthylène<I>H,</I> polyéthylène<I>N</I> et  paraffine. La partie     inférieure    de la figure in  dique, pour les mélanges des mêmes consti  tuants les     lignes    d'égale     résilience.     



  La     fig.    3 représente trois réseaux d'iso  thermes, correspondant, en fonction des pro  portions des trois     constituants    des mélanges,  à la solidification, aux températures de solidi  fication d'état fluide et d'état visqueux.  



  D'après le diagramme de la     fig.    1, concer  nant le     choix    du mode de moulage, la droite       A-B    sépare le plan en une région située à sa  gauche,     qui    représente l'état liquide, et une  région située à droite qui représente l'état  visqueux.  



  Il est à remarquer que le polyéthylène N  passe franchement de l'état solide à l'état li  quide fluide alors que le produit H se trans  forme par fusion en un liquide visqueux.  



  En ce qui concerne les propriétés thermo  plastiques des mélanges contenant une certaine  proportion de paraffine, la     fig.    3 comporte  Un réseau du haut, sur lequel sont tracées  lés lignes isothermes correspondant à la solidi  fication.  



  Au-dessous de ce réseau, en sont figurés  deux autres : celui de droite correspond à  l'état     fluide,    pour une viscosité comprise entre  10 et 50     (voisine    de celle de la glycérine).  



  Celui de gauche correspond à l'état vis  queux, pour une viscosité     inférieure    à 1 poise  (voisine de celle des huiles très fluides).  



       Il    résulte des études poursuivies par la       titulaire    que le mélange de parties égales de    paraffine, polyéthylène<I>N,</I> polyéthylène<I>H,</I> cité  en exemple, est très apte à donner de bons  moulages en chute. Ses propriétés mécani  ques : dureté Brinell 5,8     kg/mm2,        résilience     7,8 kg X cm conviennent à de nombreuses  applications.  



  Les mélanges de polyéthylènes conformes  à     l'invention    peuvent     contenir    en outre des  plastifiants comme la paraffine qui, par leur  simple présence, agissent aussi     comme    diluants,  et/ou des composants     additionnels,    tels que       l'ozokérite,    agissant uniquement comme di  luants ; tous ces composants additionnels, y  compris les     plastifiants,    doivent être parfaite  ment miscibles aux polyéthylènes à l'état  fondu.

Claims (1)

  1. REVENDICATION Produit pour la confection de modèles des tinés au moulage dit à cire perdue , carac térisé en ce qu'il est constitué par un mélange comprenant des polyéthylènes de poids molé culaires très différents. SOUS-REVENDICATIONS 1.
    Produit selon la revendication, caracté risé en ce que ledit mélange comprend du polyéthylène de poids moléculaire voisin de 2500 et du polyéthylène de poids moléculaire voisin de 24000, la proportion du premier étant inférieure à 90% et celle du second inférieure à 75 % par rapport au poids total du mélange. 2. Produit selon la sous-revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient un composant additionnel parfaitement miscible aux poly éthylènes à l'état fondu. 3.
    Produit selon la sous-revendication 2, caractérisé en ce que le composant additionnel est la paraffine en proportion inférieure à 40%.
CH313427D 1952-11-27 1953-10-15 Produit pour la confection de modèles destinés au moulage dit "à cire perdue" CH313427A (fr)

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