CH345425A - Procédé de fabrication d'un moule pour moulage de précision à cire perdue - Google Patents

Procédé de fabrication d'un moule pour moulage de précision à cire perdue

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CH345425A
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John Grant Nicholas
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Corning Glass Works
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/02Sand moulds or like moulds for shaped castings
    • B22C9/04Use of lost patterns
    • B22C9/043Removing the consumable pattern

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Description


  Procédé de     fabrication    d'un moule pour moulage de précision à cire perdue    La présente     invention    a     pour    objet un procédé  de fabrication, d'un. moule pour moulage de précision  à cire perdue tel qu'un moule en une     seule    pièce et  à paroi mince,     constitué    par des matières     céramiques     réfractaires, et possédant des surfaces intérieures lis  ses et fines,     ainsi    que des dimensions. intérieures       précises.     



  Des. moules à parois épaisses, destinés au mou  lage de précision, ont été fabriqués dans le passé par  le     procédé        appelé      à     cire    perdue  . Ce procédé con  siste à     recouvrir    un modèle en cire, matière     plastique     ou autre     matière        dilatable,    avec une barbotine d'une  matière     céramique        réfractaire    finement divisée, à  arroser le, revêtement     pour    le stuquer, avec une       matière    réfractaire     grossière,

      et à enrober le modèle  ainsi revêtu     dans    une enveloppe réfractaire épaisse,  à l'intérieur d'un récipient extérieur en acier<B>;</B> ensuite,  on retire la cire en     chauffant    lentement le moule tout  entier     pendant    plusieurs heures, dans une position       inversée,    de manière à faire fondre la     cire.    Un tel  moule est     nécessairement    lourd et encombrant, car  il doit     comporter    une enveloppe épaisse pour     résis     ter à     l'importante        force    initiale d'expansion, du       modèle    en cire;

   la dilatation de ce     modèle    atteint  environ 9 % en: volume, quand on le     chauffe        jusqu'à     sa     température    de     fusion.    Un moule d'une telle       épaisseur    ne possède qu'une médiocre     conductibilité     calorifique;

   quand on coule un métal fondu dans la  cavité laissée par le modèle en cire éliminé, la cou  che superficielle     intérieure    du moule,     couche    chargée  de commander la forme de l'objet désiré, est     soumise     à des     chocs        thermiques    et à des forces d'expansion,  qui la déforment et y produisent     des    fentes.

   L'éli  mination de la matière de     l'enveloppe    sur la pièce  moulée obtenue est en général très     difficile.       Pour éviter ces.     difficultés,    on a proposé récem  ment de fabriquer un moule à enveloppe     mince,    en  utilisant pour     former    le modèle du mercure     congelé,     qui possède une très faible dilatation     thermique    au  voisinage de sa     température    de     fusion    et qui peut  être fondu et     éliminé    sans briser le moule.

   En     utili-          sant    ainsi     un,    modèle, dont la dilatation     thermique,    à  son     point    de fusion et en dessous de ce point, est       insuffisante    pour provoquer la rupture du revête  ment, il est donc     possible    de     former    un moule, dont  l'épaisseur des parois est comprise, par exemple,  entre 1,6 mm et 6,3 mm, et     qui    peut servir pour le  moulage de précision, sans être revêtu d'une épaisse  masse réfractaire de support.  



  L'emploi d'un; modèle en mercure congelé oblige  à effectuer les     différentes    opérations de revêtement  à une température inférieure à -390     C    et exige l'uti  lisation, d'une barbotine non aqueuse ou     possédant     un     point    de congélation assez bas. Les     difficultés     résultant de ces limitations de température sont  variées, et ce     procédé,    bien     qu'il    permette de produire  un moule extrêmement intéressant, est très coûteux  et d'une exécution: difficile.  



  Le procédé conforme à la présente invention a  pour but d'éviter les     difficultés        inhérentes    au pro  cédé à     cire        perdue,    sans     avoir    recours à des tempé  ratures basses, la dilatation     thermique    de la cire  n'étant pas nuisible et le modèle en cire pouvant  être dégagé en quelques minutes d'une     manière    sim  ple et facile.  



  Le     procédé    selon     l'invention,        consistant    à re  couvrir un, modèle correspondant en     cire        avec    une       barbotine    d'une matière céramique et     réfractaire     finement divisée, à recouvrir le revêtement résultant  avec des particules plus grossières d'une matière           céramique    et réfractaire, est caractérisé en.

   ce que  l'on chauffe le modèle en cire,     recouvert    de son  revêtement, de manière à en liquéfier et     éliminer    une  partie., sur sa surface de     contact    avec l'enveloppe  réfractaire, avant que les dimensions globales du  modèle en     cire    aient sensiblement augmenté par dila  tation     thermique,    de manière à réaliser un     espace     libre pour     permettre    sa dilatation ultérieure, puis.

   en       ce    que l'on chauffe encore l'enveloppe réfractaire et  le restant du modèle en, cire, pour     éliminer    complè  tement le modèle en cire et pour agglomérer l'enve  loppe     réfractaire.     



  Pour     mettre    en     aeuvre        ce    procédé, on, peut sou  mettre le moule contenant le modèle en cire, de pré  férence     dans    une position retournée, à une tempéra  ture ambiante suffisamment élevée pour     liquéfier    le  modèle en cire sur sa     surface    de contact     avec    l'enve  loppe     réfractaire,    de     manière    à créer sur cette surface  l'espace désiré permettant la dilatation     thermique     ultérieure du modèle en cire.

   Ceci est obtenu de pré  férence en.     introduisant    le moule, contenant le modèle  en cire, dans un four, qui a été     chauffé    au     préalable     jusqu'à une température assez élevée pour     éliminer     une partie du modèle en     cire,    sur sa     surface    de con  tact, avant que la     température    et le volume de l'en  semble du modèle aient augmenté sensiblement.

   Une  température ambiante égale à     900o    :C ou même infé  rieure à cette     valeur    peut     suffire    pour retirer le  modèle en     cire    sans briser le moule; cependant, une  température d'au moins 1000 C est désirable, parce  qu'une telle     température,    non seulement     élimine    le  modèle en cire en un temps très court, mais produit  aussi simultanément la     cuisson    de la     composition     réfractaire du moule en lui donnant la résistance  désirée.  



  On va .     décrire    maintenant, à titre d'exemple et  en se référant au dessin annexé, un mode d'exécution  préféré du     procédé    selon     l'invention.     



  La     fig.    1 est une     vue    latérale d'un modèle ou  noyau, qui est destiné à fabriquer un moule et qui       comporte    un jet de     coulée    et une masselotte.  



  La     fig.    2 est une coupe du moule obtenu avec  son jet de coulée et sa masselotte, après     l'élimination     du modèle.  



  On.     recouvre    un     modèle    en cire de l'objet, ayant  des     dimensions    précises et comprenant son jet de       coulée    et sa     masselotte,    en le plongeant d'une ma  nière répétée dans une barbotine contenant<B>de</B> la       silice    pulvérisée, fondue ou     amorphe,

      ou de préfé  rence un verre à haute teneur en     silice.    Ce verre       contient        une        proportion        d'au        moins        94%        de        silice     pulvérisée,     qui    passe dans un tamis No 345.  



  Pour la     couche    primaire de revêtement, la barbo  tine     contient,    de     préférence,    97,5 parties en poids  de la     silice    pulvérisée ou du verre à haute teneur en       silice    et 2,5     parties    en poids .d'une argile     figuline     également     fine,    qui est     destinée    à réaliser la plasti  cité et la liaison;

   la silice et l'argile sont en suspen-         sion    dans la     quantité    nécessaire d'un véhicule aqueux  approprié, contenant de préférence une petite pro  portion d'un coagulant, tel que l'acide tartrique, une  petite quantité de gomme soluble dans l'eau, telle  que la gomme arabique,     pour    donner de la     résis-          tance    au moule à l'état cru, une petite     quantité    de       silice    colloïdale en suspension pour donner une liai  son réfractaire, et une petite quantité d'un agent  mouillant,     tel    que le     dioctylsulfosuccinate    de sodium.

    Bien que les     proportions    de ces éléments dans le  véhicule aqueux ne soient pas particulièrement criti  ques, les     proportions    suivantes conviennent très bien:       1,5        cm3        d'une        solution.        aqueuse    à     50'%        en.        poids          d'acide:

      tartrique, 15     cm3    d'une solution aqueuse à       10'%        en        poids        de        gomme        arabique,    5     ce        d'une        sus-          pension        aqueuse    à     35        %        en        poids        de        silice        colloïdale,     0,

  1     cm3    d'une solution aqueuse à     75'%    en poids de       dioctylsulfosuccinate   <B>de</B> sodium, et 9,5     ctri;    d'eau  distillée ou adoucie, pour 100     parties    du verre et de  l'argile.  



  Après avoir plongé le modèle en cire dans la  barbotine, on le laisse égoutter pendant quelques       minutes,    puis on,     l'arrose,    pour le stuquer, avec de la  silice pulvérisée fondue ou avec un verre à haute  teneur en silice, dont les dimensions des, grains sont  comprises entre celles des mailles des tamis NI 35  et NI 50. On fait ensuite sécher le modèle à     l'air     pendant environ une heure à la température  ambiante.  



  Pour obtenir un revêtement d'une épaisseur  appropriée, on plonge ensuite     cinq    fois dans la bar  botine le modèle de cire, portant déjà sa couche pri  maire sèche de revêtement, et on le fait     sécher    dans  les     intervalles    entre les     immersions        successives    ;

    cependant, pour former les couches postérieures à la  couche primaire, on     supprime    l'argile     figulin.e    dans  la     barbotine    et on     utilise    100     parties    de la     silice    pul  vérisée et fondue ou du verre à haute teneur en silice,  tandis qu'on supprime l'acide     tartrique    et la gomme  arabique dans le véhicule aqueux, et qu'on ajoute à  leur     place    une petite quantité, 0,5     cm3,    d'une     solu-          tion        aqueuse    à     1,

  5'%        en        poids        de.        méthylcellulose.     On utilise une matière céramique plus grossière, dont  les     particules    ont des, dimensions comprises entre  celles dies mailles des tamis     N     -20 et No 35, pour la       seconde,    la troisième et la quatrième couche de  revêtement, et une     matière,        réfractaire    encore plus  grossière,

   dont les     particules    ont des dimensions  comprises entre     celles    des mailles des tamis No 10  et No 20 pour la     cinquième    et la     sixième        couche    de       revêtement.    Quand le modèle est complètement re  couvert, on le laisse sécher     directement    dans l'air,  à la température ambiante et de préférence pendant  au moins 16 heures.  



  Il est     important    que la température globale et le  volume du modèle en cire n'augmentent pas suffi  samment, après la formation de la couche     primaire     du revêtement, pour     dilater    le modèle au point de  fendre     cette        couche    et les couches ultérieures.

   Il est  aussi     important,    quand les     différentes    couches de      revêtement ont été appliquées et     séchées,    que le  modèle en cire soit     éliminé,    par une     application     locale de chaleur, avec une rapidité suffisante pour  liquéfier localement et éliminer une partie du modèle,  avant que la dilatation thermique totale de     celui-ci     soit suffisante pour fendre l'enveloppe réfractaire à  l'état cru.  



       Pusqu'il    est désirable également de renforcer  l'enveloppe réfractaire à l'état cru, en la cuisant dès  que     possible,    le procédé le meilleur pour     éliminer    le  modèle en cire consiste à chauffer brusquement toute  l'enveloppe, de préférence     après    l'avoir retournée ;

    ainsi, l'enveloppe réfractaire, est cuite et sensiblement  renforcée, tandis que le modèle en cire est en, même  temps liquéfié, et même probablement vaporisé dans       urne    certaine mesure, tout d'abord sur sa     face    de       contact,    de sorte que sa dilatation ultérieure peut  tout au plus chasser par pression la cire     liquéfiée,     sans     exercer    une pression exagérée sur l'enveloppe  réfractaire. Une     partie    du     modèle    en     cire    tombe sans  être fondue par l'extrémité ouverte de l'enveloppe,  si l'on ne. s'y oppose pas.  



  Du fait que le moule ainsi obtenu a des parois  très minces, par comparaison avec les anciens, mou  les pour coulée de précision à cire perdue, la tempé  rature, ambiante peut être transmise rapidement et  même presque instantanément à travers les     parois,     de     sorte    que le. modèle en cire est liquéfié, sur sa  face de     contact    avec l'enveloppe réfractaire, avant  que sa température moyenne et son volume aient  augmenté sensiblement.

   On peut penser que la masse  de cire fondue s'écoule en totalité à l'extérieur à  travers l'extrémité ouverte de     l'enveloppe,        comme     on l'a indiqué plus: haut, mais la porosité inhérente  à celle-ci permet à la cire liquéfiée ou vaporisée de       pénétrer    dans l'enveloppe ;     il    est par conséquent pos  sible qu'une petite quantité de la cire fondue       s'échappe    à travers les parois du moule.  



  11 est désirable     d'introduire        brusquement        le     moule, après l'avoir retourné, dans un four chauffé  d'avance jusqu'à une température comprise entre  900e C et 1150 C, et de préférence égale à environ  1050 C. Des températures encore plus.     élevées:    ne  procurent aucune amélioration, des résultats.; bien  que de telles températures ne provoquent générale  ment aucun dégât, elles, ne doivent pas être cepen  dant assez élevées pour produire un     commencement     de fusion, ou de contraction de la matière réfractaire,       ce    qui porterait préjudice à la     précision    des dimen  sions.

   Des     températures    inférieures à 9000 C, et  même descendant jusqu'à     750 C,    ont été utilisées  avec succès,     mais    une cuisson convenable de l'enve  loppe réfractaire exige des     températures    plus. élevées.  



  On     pourrait    également     éliminer    le modèle en  cire à une température trop basse pour cuire     com-          plètement    l'enveloppe réfractaire et soumettre ensuite  l'enveloppe vide à une température appropriée d'ag  glomération, quoique cela soit moins avantageux.

    Dans     ce    cas, la température à laquelle le modèle en  cire est soumis initialement en. vue de l'éliminer, doit    être seulement     suffisamment    élevée     pour        être    sûr que  le modèle en cire soit rapidement     liquéfié    ou vapo  risé sur sa     surface    de     contact    avec     l'enveloppe,    avant  qu'un temps suffisant se soit écoulé pour     permettre     aux     portions;

      intérieures du modèle d'atteindre la  température de     fusion.    Cette température, à laquelle  le modèle revêtu de son enveloppe doit     être    soumise  initialement, dépend naturellement d'un;     certain    nom  bre de facteurs, tels que la composition de la cire,  la composition de la matière réfractaire et l'épaisseur  du revêtement     réfractaire.     



  Quand on introduit le moule dans le     four        chauffé     au préalable, on, le renverse de     préférence    sur une  grille     ouverte    en une matière réfractaire, par exem  ple en alliage     nickel-chrome,    les mailles. de     cette          grille    étant assez larges pour     permettre    à la     cire    fon  due de traverser facilement,     mais        fournissant        cepen-        -          dant    un     support    stable pour le moule.

   Le four peut  aussi     comporter    dans son fond une     ouverture    appro  priée, fermée par une     partie    amovible, que l'on peut  retirer momentanément pour récupérer la plus grande  partie de la     cire        fondue.    Dans ces     conditions:

  ,    on éli  mine la majeure partie du modèle en cire en une à  trois     minutes.    Il est     désirable        .que    cet     intervalle    de  temps soit aussi     court    que possible car     l'enlèvement     de la partie amovible du fond du four peut     entrainer     une chute de température rapide, en particulier quand  le four est assez grand pour     recevoir        simultanément     un grand nombre de moules.

   Il est     désirable    égale  ment, quand la partie     amovible    du fond du four a  été     remise        en:        place    et quand le four a     récupéré    sa  température, que le     chauffage    du moule soit     continué     assez     longtemps,    par exemple vingt minutes     environ,     pour oxyder et brûler     complètement    toute la cire  pouvant rester dans le moule.  



  On peut     utiliser    une, matière     céramique    réfrac  taire     quelconque    ; cependant, la     silice    pulvérisée et  fondue et le verre mentionné plus haut à haute  teneur en     silice    sont     particulièrement        intéressants,          parce    que les moules fabriqués avec ces matières  peuvent résister à des chocs thermiques sévères, en  raison. de leur faible     coefficient    de dilatation thermi  que.

   On, a substitué avec     succès    à la     silice    et au  verre     siliceux,    dans, la     barbotine    décrite plus haut,  du     zircon.,    de     l'alumine,    de     l'argile    réfractaire     calci-          née    et de la     sillimanite,    sous une forme finement       divisée.     



  Les,     cires    déjà     connues    et utilisées jusqu'à pré  sent dans le procédé de coulée à     cire        perdue        co#nvien-          nent    pour la mise en     oeuvre    du     procédé    décrit;     il    est  possible     cependant        d'utiliser    aussi, bien     qu'avec    des  résultats moins     satisfaisants,    d'autres     substances    ther  moplastiques     connues    dont la température de fusion  est assez basse.

   Le terme   cire       utilisé    dans le pré  sent exposé englobe ces substances thermoplastiques.

Claims (1)

  1. REVENDICATION Procédé de fabrication, d'un moule pour moulage de précision à cire perdue, consistant à recouvrir un modèle correspondant en cire avec une barbotine d'une matière céramique et réfractaire finement divi sée et à recouvrir le revêtement résultant avec des particules plus grossières d'une matière céramique réfractaire, caractérisé en ce qu'on chauffe le modèle en cire,
    recouvert de son revêtement, de manière à en liquéfier et éliminer une partie, sur sa surface de contact avec l'enveloppe réfractaire, avant que les dimensions globales du modèle en cire aient aug menté sensiblement par dilatation thermique, de manière à réaliser un espace libre pour permettre sa dilatation ultérieure,
    puis en ce que l'on chauffe encore l'enveloppa réfractaire et le restant du modèle en. cire, pour éliminer complètement le modèle en cire et pour agglomérer l'enveloppe réfractaire. SOUS-REVENDICATIONS 1.
    Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que I'on introduit le modèle en cire, recouvert de son revêtement, dans un four, qui a été chauffé au préalable jusqu'à une température suffisamment élevée pour agglomérer -l'enveloppe réfractaire et pour faire fondre en même temps le modèle en cire, tout d'abord sur sa face d'application en contact avec l'enveloppe.
    2. Procédé selon la sous-revendication 1, carac térisé en ce que l'on chauffe le four jusqu'à une température comprise entre 900o C et 1150o C.
    3. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que l'on utilise une matière céramique réfractaire contenant au moins 97,5% d'un verre contenant plus de 94 % de SiO.. 4.
    Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que l'on utilise une matière céramique réfractaire contenant au moins 97,5 % de silice amorphe.
CH345425D 1957-01-16 1958-01-15 Procédé de fabrication d'un moule pour moulage de précision à cire perdue CH345425A (fr)

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