FR2574327A1 - MASSELOTTE FORMED OF AN EXOTHERMIC MASS FOR OBTAINING MOLDED PIECES - Google Patents

MASSELOTTE FORMED OF AN EXOTHERMIC MASS FOR OBTAINING MOLDED PIECES Download PDF

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Abstract

LA PRESENTE INVENTION EST RELATIVE A UNE MASSELOTTE FORMEE D'UNE MASSE EXOTHERMIQUE CONSTITUEE D'UN MELANGE DE THERMITE AVEC UNE CHARGE ET UN LIANT. POUR PERMETTRE UNE RECUPERATION FACILE DE LA MATIERE DE LA MASSELOTTE CALCINEE APRES USAGE, ET SA SEPARATION DU SABLE DE FONDERIE QUI SERA REUTILISE, ON PREVOIT QUE LA COMPOSITION DE LA MASSE EXOTHERMIQUE EST TELLE QUE, PENDANT LE PROCESSUS DU RETRAIT DE LA MASSE COULEE, LA MASSELOTTE ATTEIGNE AU MOINS LA TEMPERATURE CORRESPONDANT A SON PROPRE FRITTAGE. SUIVANT DES MODES DE REALISATION AVANTAGEUX, ON AUGMENTE LA PROPORTION DE LIANT, QUI PEUT ETRE UN SILICATE DE SODIUM OU DE POTASSIUM, JUSQU'A CE QUE CELUI-CI SOIT PRESENT A RAISON DE 6 A 20 EN POIDS, ET ON ELEVE CORRELATIVEMENT LA PROPORTION DE THERMITE. AVANTAGEUSEMENT, ON AJOUTE EGALEMENT UN MOYEN DE FRITTAGE, TEL QUE DE L'OXYDE DE CHROME, DE LA POUDRE DE VERRE OU DES SILICATES ALCALINS OU ALCALINO-TERREUX A PROPORTION DE 0,2 A 10. ON OBTIENT AINSI UNE MASSELOTTE 3, QUI, APRES CALCINATION, RESTE D'UNE SEULE PIECE, ET PEUT ETRE DONC FACILEMENT SEPAREE PAR CRIBLAGE DU SABLE DE MOULAGE 2.THE PRESENT INVENTION RELATES TO A MASSELOTTE FORMED OF AN EXOTHERMIC MASS CONSTITUTED OF A MIXTURE OF THERMITE WITH A FILLER AND A BINDER. TO ALLOW AN EASY RECOVERY OF THE MATERIAL FROM THE CALCINATED MASSELOTTE AFTER USE, AND ITS SEPARATION FROM THE FOUNDRY SAND WHICH WILL BE USED, IT IS PROVIDED THAT THE COMPOSITION OF THE EXOTHERMAL MASS IS SUCH THAT, DURING THE PROCESS OF THE REMOVAL OF THE CAST MASS, MASSELOTTE REACHES AT LEAST THE TEMPERATURE CORRESPONDING TO ITS OWN SINTING. FOLLOWING ADVANTAGEOUS EMBODIMENTS, THE PROPORTION OF BINDER, WHICH MAY BE A SODIUM OR POTASSIUM SILICATE, IS INCREASED, UNTIL THIS IS PRESENT FROM 6 TO 20 BY WEIGHT, AND THE PROPORTION IS CORRELATIVELY RAISED. OF THERMITE. ADVANTAGEOUSLY, A SINTERING MEDIA, SUCH AS CHROME OXIDE, GLASS POWDER OR ALKALINE OR ALKALINO-EARTH SILICATES AT A PROPORTION OF 0.2 TO 10, IS ALSO ADDED. THUS A MASSELOTTE 3, WHICH, IS OBTAINED. AFTER CALCINATION, REMAINS OF ONE PIECE, AND CAN THEREFORE BE EASILY SEPARATED BY SCREENING OF MOLDING SAND 2.

Description

_ 1 _ La présente invention est relative à uneThe present invention relates to a

masselotte formée d'une masse exothermique, pour l'obten-  the weight of an exothermic mass, to obtain

tion de pièces moulées, notamment en fonte, cette masse exothermique, formée d'un mélange de thermite avec une charge et un liant maintenant à l'état liquide dans la masselotte la matière coulée jusqu'à la fin du retrait de la matière coulée dans la cavité de moulage à réalimenter, le volume de la cavité de masselotte correspondant au volume du retrait avec un supplément correspondant à une  casting of castings, in particular cast iron, this exothermic mass, formed of a mixture of thermite with a filler and a binder now in the liquid state in the feeder cast material until the end of the withdrawal of the cast material in the molding cavity to be replenished, the volume of the feeder cavity corresponding to the volume of the shrinkage with a supplement corresponding to a

marge de sécurité.safety margin.

Une masselotte connue de ce type (DE-C 2 C10 337) a, entre autres, l'avantage que le calcul des dimensions du volume de masselotte résulte de la considération du volume de retrait de la pièce moulée, et que, par suite, le volume de la masselotte est maintenu au minimum. Pendant le processus de retrait qui suit le coulage de la matière moulée, le niveau de celle-ci dans la masselotte diminue en correspondance avec le besoin de réalimentation de la matière de moulage, la matière de moulage qui se trouve dans la masselotte étant maintenue à l'état liquide grâce à l'échauffement de la masse exothermique. Après la fin du processus de retrait, le niveau de la matière de moulage dans la masselotte est descendu si bas qu'il ne reste dans  A known flyweight of this type (DE-C 2 C 10 337) has, inter alia, the advantage that the calculation of the dimensions of the feeder volume results from the consideration of the shrinkage volume of the molded part, and that, consequently, the volume of the weight is kept to a minimum. During the shrinkage process following the casting of the molded material, the level thereof in the feeder decreases in correspondence with the need for replenishment of the molding material, the molding material in the feeder being maintained at the liquid state through the heating of the exothermic mass. After the end of the shrinkage process, the level of the molding material in the flyweight has come down so low that it remains in

la masselotte qu'une hauteur extrêmement faible de matière.  the weight that an extremely low height of matter.

Lors du vidage du moule, la masselotte consummée se désagrège. Le sable de moulage est tamisé en vue de sa réutilisation. A ce stade, on ne peut généralement pas éviter que des résidus calcinés de la masselotte ne puissent pas être séparés du sable de moulage, si bien que lors de la réutilisation de celle-ci il peut en résulter des défauts de surface de la pièce moulée correspondant à  When emptying the mold, the consumed weight crumbles. The molding sand is sieved for reuse. At this stage, it is generally not possible to avoid calcined residues of the weight can not be separated from the molding sand, so that when reused it can result in surface defects of the molded part corresponding to

ces résidus de masselotte.these feeder residues.

La masse exothermique consiste, de façon connue, d'un mélange de thermite, avec une charge et un liant. Par  The exothermic mass consists, in known manner, of a mixture of thermite, with a filler and a binder. By

exemple, une masse exothermique formée de poudre d'alumi-  for example, an exothermic mass of aluminum powder

nium et d'une substance apporteuse d'oxygène, comme de -2- l'oxyde de fer, avec une addition d'une charge, donne, lorsqu'elle brtleun dégagement de chaleur qui maintient  Nium and an oxygen-introducing substance, such as iron oxide, with the addition of a filler, gives, when it releases a heat release which maintains

la matière de moulage à l'état liquide dans la masselotte.  the molding material in the liquid state in the weight.

La température atteinte dans la réaction, ainsi que le temps de combustion dépendent de la nature et des propor- tions de la charge. Comme liant, on utilise du verre liquide, c'est-à-dire un silicate de sodium ou potassium,  The temperature reached in the reaction and the burning time depend on the nature and proportions of the charge. Binder used is liquid glass, ie sodium or potassium silicate,

qui donne au corps de masselotte la solidité nécessaire.  which gives the weight body the necessary solidity.

Pour éviter les défauts de surface sur les pièces moulées causés par les résidus de masselotte qui n'ont pu être éliminés du sable réutilisé, on pourrait choisir la composition de la mase exothermique de telle façon que après le moulage, elle se désagrège entièrement en se divisant en particules tellement fines qu'elles ne puissent  To avoid surface defects on the molded parts caused by the feeder residues that could not be removed from the reused sand, the composition of the exothermic mase could be chosen so that after molding, it would fall apart completely. dividing into so fine particles that they can not

occasionner de défauts importants sur les pièces moulées.  cause significant defects on the castings.

Cette manière d'opérer a l'inconvénient que la désagréga-  This way of operating has the disadvantage that the disaggregation

tion complète de la masse exothermique n'est pas contrôla-  complete removal of the exothermic mass is not

ble, si bien que cette possibilité n'offre pas la sécurité nécessiare. Le problème qui est au départ de la présente invention consiste par conséquent à fournir une masselotte du type indiqué dans le préambule du présent texte, et qui, après le moulage et la séparation ultérieure du moule et de la pièce moulée, puisse- tre facilement et de façon sfre séparée du sable de moulage. Ce problème est résolu, selon l'invention, en prévoyant que la masse exothermique est formée de thermite,de charge et de liant dans des proportions telles que, pendant le processus de retrait, elle atteigne au moins la température correspondant au  This possibility does not provide the necessary security. The problem which arises from the present invention therefore consists in providing a feeder of the type indicated in the preamble of the present text, and which, after the molding and the subsequent separation of the mold and of the molded part, can be easily and easily in a separate way from the molding sand. This problem is solved, according to the invention, by providing that the exothermic mass is formed of thermite, filler and binder in such proportions that, during the shrinkage process, it reaches at least the temperature corresponding to the

frittage de ladite masse.sintering said mass.

La composition de la masse exothermique est donc ainsi choisie de façon que la masselotte, pendant le processus de retrait, soit chauffée à une température de réaction suffisamment élevée pour obtenir un frittage de la masse exothermique, si bien que la masselotte brtlée -3 - présente une résistance suffisamment élevée pour-que, après le moulage et la séparation consécutive du moule et de la pièce moulée, elle ne soit pas brisée mais au contraire reste entière. Comme la hauteur de matière de moulage dans la masselotte après la fin du processus de retrait est extrêmement réduite, comme on l'a calculé au préalable, la masselotte se sépare facilement de la pièce moulée. Au cas cependant o une sollicitation mécanique plus élevée serait nécessaire, on a la possibilité de casser la masselotte calcinée en quelques gros morceaux qui cependant seront facilement séparés du sable de moulage, car ils resteront sur le tamis utilisé pour le traitement du sable  The composition of the exothermic mass is thus chosen so that the weight, during the shrinkage process, is heated to a sufficiently high reaction temperature to obtain sintering of the exothermic mass, so that the burnt weight -3 - presents a sufficiently high resistance that, after molding and the subsequent separation of the mold and the molded part, it is not broken but on the contrary remains intact. Since the height of molding material in the feeder after the end of the shrinkage process is extremely small, as previously calculated, the feeder easily separates from the molded part. However, in the case where a higher mechanical stress is necessary, it is possible to break the calcined weight in a few large pieces which however will be easily separated from the molding sand, because they will remain on the sieve used for the treatment of sand

de moulage qu'on veut utiliser.molding that we want to use.

Suivant des modalités avantageuses de l'invention:  According to advantageous terms of the invention:

- la proportion de liant dans la masse exother-  the proportion of binder in the exothermic mass

mique est élevée, - comme liant, la masse exothermique contient des phosphates d'aluminium, des silicates de sodium et de  As a binder, the exothermic mass contains aluminum phosphates, sodium silicates and

potassium, du ciment alumineux fondu, du sulfate de magné-  potassium, molten aluminous cement, magnesium sulphate

sium ou de la silice colloidale. Si le liant est constitué de silicate de sodium ou de potassium, celui-ci, est avantageusement présent à raison de 6 à 20 % enpoids, - la proportion de thermite dans la masse exothermiquement élevée, - la masse exothermique contient en outre un moyen de frittage à haute température, tel qu'oxyde de  sium or colloidal silica. If the binder consists of sodium or potassium silicate, the latter is advantageously present in a proportion of 6 to 20% by weight, the proportion of thermite in the exothermically high mass, the exothermic mass also contains a means of sintering at high temperature, such as

chrome, poudre de verre ou silicates alcalins ou alcalino-  chromium, glass powder or alkali or alkaline silicates

terreux. Avantageusement la proportion du moyen de frittage à haute température est de l'ordre de 0,2 à 10 %, - la face extérieure de ladite masselotte a une forme de fourneau de pipe, une forme chanfreinée, ou une forme arrondie, ltépaisseur moyenne de sa paroi étant environ 0,5 à 2 fois le diamètre de la cavité qui forme le  earth. Advantageously, the proportion of the sintering means at high temperature is of the order of 0.2 to 10%, the outer face of said feeder is in the form of a pipe furnace, a chamfered shape, or a rounded shape, the average thickness of its wall being about 0.5 to 2 times the diameter of the cavity that forms the

volume intérieur de ladite masselotte.  internal volume of said weight.

- 4 - Un facteur important pour la résistance de la masselotte calcinée est la température atteinte pendant le  - 4 - An important factor for the resistance of the calcinated weight is the temperature reached during the

processus de retrait. Cette température doit 9tre suffisam-  withdrawal process. This temperature must be sufficient

ment élevée pour qu'on atteigne au moins la température de frittage de la masse exothermique, ou qu'on la dépasse.  high to achieve or exceed the sintering temperature of the exothermic mass.

Comme la température de la matière de moulage est inférieu-  Since the temperature of the molding material is lower than

re à la température de frittage, la composition de la mase exothermique est choisie de façon que la température de réaction de la masse exothermique atteigne au moins  at the sintering temperature, the composition of the exothermic mase is chosen so that the reaction temperature of the exothermic mass reaches at least

1 cette température de frittage.1 this sintering temperature.

Par exemple, la température de la matière de moulage lorsqu'elle est coulée est d'environ 14500 C, alors quela température de frittage de la masse exothermique  For example, the temperature of the casting material when cast is about 14500 C, whereas the sintering temperature of the exothermic mass

est d'environ 4690 à 1700 C.is about 4690 to 1700 C.

La résistance élevée nécessaire de la masselotte peut être d'abord atteinte par une augmentation convenable de la teneur en liant dans la masse exothermique. Si on utilise, de manière connue, un verre soluble comme liant, la proportion nécessaire de liant doit être de l'ordre de 2 6 à 20 % de la composition totale. La présence d'une quantité importante de liant inorganique tel que du verre soluble a en plus l'avantage que la température de frittage de la composition est abaissée du fait de la forte teneur  The necessary high strength of the feeder can be achieved first by a suitable increase in the binder content in the exothermic mass. If, in a known manner, a water glass is used as binder, the necessary proportion of binder should be of the order of 26 to 20% of the total composition. The presence of a large amount of inorganic binder such as water glass has the further advantage that the sintering temperature of the composition is lowered due to the high content

en alcalin du liant.alkaline binder.

On a constaté quecomme liant convenable, on pouvait utiliser le phosphate d'aluminium, les verres  It has been found that, as a suitable binder, aluminum phosphate, glass

solubles de potassium et de sodium, le ciment fondu alumi-  soluble solutions of potassium and sodium, the aluminum

neux, le sulphatede magnésium ou des silices colloïdales.  or magnesium sulphates or colloidal silicas.

Par ailleurs, on élève la température de réaction de la masse exothermique grace à une proportion plus élevée de thermite, c'est-à-dire une quantité plus importante, par exemples de poudre d'aluminium et de substance apporteuse d'oxygène. Avantageusement, grâce à la combinaison des deux mesures ci-dessus, on obtient simultanément l'abaissement  On the other hand, the reaction temperature of the exothermic mass is raised by a higher proportion of thermite, that is to say a larger amount, for example aluminum powder and oxygen-supplying substance. Advantageously, thanks to the combination of the two measurements above, the lowering is simultaneously obtained.

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de la température de frittage par une augmentation de la quantité de liant, et une élévation de la température de réaction grâce à une augmentation de la quantité de thermite, si bien que la température de réaction de la masse exothermique s'établit de telle sorte que, pour une température de moulage de 1450 C (fonte), on obtient une température de réaction supérieure à 1600 C, et on atteint par-conséquence une température de frittage. On observe alors une fusion des particules de quartz du sable utilisé comme charge, et une oxydation en alumine de l'aluminium contenu dans la masse exothermique pour former une masse à apparence de corindon. On obtient ainsi la haute  sintering temperature by increasing the amount of binder, and raising the reaction temperature by increasing the amount of thermite, so that the reaction temperature of the exothermic mass is set so that for a molding temperature of 1450 ° C. (cast iron), a reaction temperature of greater than 1600 ° C. is obtained, and consequently a sintering temperature is reached. A melting of the quartz particles of the sand used as a filler, and an oxidation of the alumina of the aluminum contained in the exothermic mass to a corundum-like mass are then observed. We thus obtain the high

résistance mécanique souhaitée pour la masselotte calcinée.  desired mechanical strength for the calcinated weight.

Les recherches ont montré que, pour une résis-  Research has shown that, in order to resist

tance initiale de 1150 bar, la résistance à l'écrasement à l'état calciné était encore de 600 bar. La résistance de la masselotte calcinée est par conséquent au moins 40 % de  Starting at 1150 bar, the crush strength in the calcined state was still 600 bar. The resistance of the calcinated weight is therefore at least 40% of

la résistance initiale.initial resistance.

Pour obtenir un abaissement supplémentaire de la température de frittage, et une élévation supplémentaire de la résistance, il est aussi possible d'ajouter à la  To obtain an additional lowering of the sintering temperature, and a further increase of the resistance, it is also possible to add to the

masse exothermique, un moyen de frittage à haute tempéra-  exothermic mass, a high temperature sintering means

ture. De tels moyens de frittage sont en particulier l'oxyde de chrome, la poudre de verre ou les silicates  ture. Such sintering means are in particular chromium oxide, glass powder or silicates

alcalins ou alcalino-ferreux.alkaline or alkaline-ferrous.

Un exemple d'exécution d'une masselotte est  An example of running a flyweight is

présenté à la figure unique qui montre une coupe trans-  shown in the single figure which shows a trans-

versale. Un moule en sable 2 entoure une pièce moulée 1, sur lequel une masselotte 3 en forme de fourneau de pipe  versale. A sand mold 2 surrounds a molded part 1, on which a feeder 3 in the form of a pipe furnace

est placée, et qui est formée d'une masse exothermique.  is placed, and which is formed of an exothermic mass.

La masselotte 3 délimine un espace intérieur creux 4 qui sert de volume de masselotte, dont l'importance correspond au besoin de la pièce moulée 1 en complément d'alimentation pendant le retrait. Le restant de matière de moulage 5 qui -6 - reste dans la masselotte sera séparée de la pièce moulée 1  The feeder 3 defines a hollow interior space 4 which serves as a feeder volume, the importance of which corresponds to the need for the molded part 1 in addition to feeding during the withdrawal. The remaining molding material which remains in the feeder will be separated from the molded part 1

après enlèvement de la masselotte 3, au niveau de la surfa-  after removal of the weight 3, at the level of the surface

ce de base de la masselotte 5.this basic of the weight 5.

La stabilité de la masselotte 3 est augmentée si on évite les angles vifs sur sa surface extérieure, et si l'épaisseur moyenne de ses parois est comprise environ  The stability of the weight 3 is increased if we avoid the sharp angles on its outer surface, and if the average thickness of its walls is approximately

entre 0,5 et 2 fois le diamètre de sa cavité intérieure 4.  between 0.5 and 2 times the diameter of its inner cavity 4.

Comme on l'a indiqué, la forme extérieure de la masselotte 3 peut être en forme de tronc de cne ou bien aussi être arrondie de façon correspondante. En raison de sa solidité et de sa dureté, la masselotte calcinée se sépare facilement  As has been indicated, the outer shape of the weight 3 may be in the form of a truncated cone or may also be rounded correspondingly. Because of its strength and hardness, the calcinated bunting separates easily

du reste de masselotte de matière coulée 5,sans se briser.  the remainder of the cast weight 5, without breaking.

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Claims (8)

REVENDICATIONS 1. Masselotte formée d'une masse exothermique, pour l'obtention de pièces moulées, notamment en fonte, cette masse exothermique constituée d'un mélange de thermite avec une charge et un liant maintenant à l'état liquide dans la masselotte la matière coulée jusqu'à la fin du retrait de la matière moulée dans la cavité de moulage à réalimenter, le volume de la cavité de masselotte (4) correspondant au volume du retrait avec un supplément correspondant à une marge de sécurité, caractérisée en ce que la masse exothermique (13) est formée de thermite, de charge et de liant dans des proportions telles que, pendant  1. Massorotte formed of an exothermic mass, for obtaining castings, in particular of cast iron, this exothermic mass consisting of a mixture of thermite with a filler and a binder now in the liquid state in the weight of the cast material until the end of the withdrawal of the molded material in the molding cavity to be replenished, the volume of the feeder cavity (4) corresponding to the shrinkage volume with a supplement corresponding to a safety margin, characterized in that the mass exothermic material (13) is formed of thermite, filler and binder in such proportions that, during le processus de retrait, elle atteigne au moins la tempé-  the process of withdrawal, it reaches at least the temperature rature correspondant au frittage de ladite masse.  corresponding to the sintering of said mass. 2. Masselotte selon la revendication 1, caracté-  2. Weight according to claim 1, characterized risée en ce que la proportion de liant dans la masse  in that the proportion of binder in the mass exothermique est élevée.exothermic is high. 3. Masselotte selon l'une des revendications 1 ou  3. Weight according to one of claims 1 or 2, caractérisée en ce que, comme liant, elle contient du phosphate d'aluminium, des silicates de sodium et de  2, characterized in that, as binder, it contains aluminum phosphate, sodium silicates and potassium, du ciment alumineux fondu, du sulfate de magné-  potassium, molten aluminous cement, magnesium sulphate sium ou de la silice colloïdale.sium or colloidal silica. 4. Masselotte selon la revendication 3, contenant  4. Weight according to claim 3, containing un silicate de sodium ou potassium comme liant, caractéri-  a sodium or potassium silicate as a binder, which is sée en ce que celui-ci est présent à raison de 6 à 20 %  in that it is present at a rate of 6 to 20% en poids.in weight. 5. Masselotte selon l'une des revendications 1 à  5. Weight according to one of claims 1 to 4, caractérisée en ce que la proportion de thermite dans  4, characterized in that the proportion of thermite in la masse exothermique est élevée.the exothermic mass is high. 6. Masselotte selon l'une des revendications 1 à  6. Weight according to one of claims 1 to , caractérisée en ce que la masse exothermique contient en outre un moyen de frittage à haute température, tel qu'oxyde de chrome, poudre de verre, ou silicates alcalins  characterized in that the exothermic mass further contains a high temperature sintering means, such as chromium oxide, glass powder, or alkali silicates ou alcalino-terreux.or alkaline earth. 7. Masselotte selon la revendication 6, carac-  7. Weight according to claim 6, characterized térisée en ce que la proportion du moyen de frittage à  in that the proportion of the sintering means to haute température est de l'ordre de 0,2 à 10 %.  high temperature is of the order of 0.2 to 10%. - 8 -=- 8 - = 8. Masselotte selon l'une des revendications 1 à  8. Weight according to one of claims 1 to 7, caractérisée en ce que la face extérieure de ladite masselotte a une forme de fourneau de pipe, une forme chanfreinée ou une forme arrondie, et en ce que l'épaisseur moyenne de sa paroi est environ 0,5 à 2 lois le diamètre  7, characterized in that the outer face of said weight has a shape of pipe furnace, a chamfered shape or a rounded shape, and in that the average thickness of its wall is about 0.5 to 2 laws the diameter de la cavité formant le volume intérieur de ladite masse-  cavity forming the inner volume of said mass lotte.monkfish.
FR8518320A 1984-12-12 1985-12-11 MASSELOTTE FORMED FROM AN EXOTHERMIC MASS, FOR OBTAINING MOLDED PARTS Expired FR2574327B1 (en)

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