FR2667523A1 - SOLUBLE CARAPACEOUS MOLD FOR FOUNDRY AND METHOD OF REMOVAL. - Google Patents
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Abstract
Un moule-carapace utilisable en fonderie à la cire perdue est obtenu à partir de barbotines à base d'un produit liant du type silice colloïdale ou silicate d'éthyle et d'une charge minérale céramique à base de silice fondue et de zircon conduisant à une composition en pourcentages de masse sèche comprenant 70 à 95 % de silice fondue et 5 à 30 % de zircon. Le procédé d'élimination comporte une dissolution dans un bain basique.A shell mold that can be used in lost wax casting is obtained from slips based on a binder product of the colloidal silica or ethyl silicate type and a ceramic mineral filler based on fused silica and zircon, resulting in a composition in percentages of dry mass comprising 70 to 95% of fused silica and 5 to 30% of zircon. The removal process involves dissolving in a basic bath.
Description
DESCRIPTIONDESCRIPTION
La présente invention concerne un moule-carapace pour fonderie dont la composition procure des propriétés facilitant l'élimination après coulée des pièces, notamment dans les procédés de fonderie du type à cire perdue. Elle concerne également un procédé d'élimination dudit moule- carapace. Comme il est déjà bien connu, les procédés de fonderie utilisant des moules-carapaces en céramique comportent notamment les étapes suivantes: réalisation d'un modèle, généralement en cire, de la pièce a réaliser, enrobage du modèle par couches successives à partir de barbotines de compositions déterminées avec séchages The present invention relates to a casting mold-shell whose composition provides properties facilitating the elimination after casting of parts, particularly in foundry processes lost wax type. It also relates to a method of removing said shell mold. As is already well known, the foundry processes using ceramic shell molds comprise in particular the following steps: making a model, generally in wax, of the part to be produced, coating the model in successive layers from slips of determined compositions with drying
intermédiaires, de manière à former ledit moule- intermediates, so as to form said mold
carapace, traitement thermique ou cuisson selon des cycles déterminés de températures et durées de manière à obtenir une consolidation ou "cuisson" du moule et l'élimination du modèle, réalisation d'une opération de coulée de pièce dans le moule obtenu qui peut par exemple avoir la forme d'une "grappe" dans le cas d'une coulée simultanée de plusieurs pièces, notamment pour des applications aéronautiques telles que des aubes de moteur, particulièrement visées par l'invention, carapace, heat treatment or cooking according to determined cycles of temperatures and times so as to obtain a consolidation or "baking" of the mold and the elimination of the model, performing a piece casting operation in the mold obtained which can for example have the shape of a "cluster" in the case of a simultaneous casting of several parts, especially for aeronautical applications such as motor vanes, particularly covered by the invention,
élimination du moule-carapace.removal of the shell mold.
Cette dernière opération fait habituellement appel a des techniques connues de décochage mécanique puis de grenaillage et de sablage Certaines difficultés mal résolues ont toutefois été rencontrées Pour certaines pièces de forme complexe, présentant notamment des cavités ou des coudes, ces opérations sont insuffisantes pour éliminer la carapace dans les zones enfermées En outre certaines pièces, telles que des roues de compresseur de conception monobloc ayant des pales à épaisseur de toiles très faible, présentent des parties très fragiles qui risquent d'être endommagées ou cassées lors d'un décochage mécanique Enfin, les pièces a structure monocristalline ne doivent pas subir de chocs pendant toutes les opérations de parachèvement afin d'éviter l'apparition de phénomènes de recristallisation. Par ailleurs, des exemples de compositions de barbotines utilisées pour la fabrication de moules-carapaces de fonderie ont notamment été décrits par EP-A-0 251 847, This last operation usually uses known techniques of mechanical unblocking and then shot blasting and sandblasting Some difficulties have been solved however have been encountered for some pieces of complex shape, including cavities or elbows, these operations are insufficient to eliminate the carapace In addition, certain parts, such as compressor wheels of monoblock design having blades of very small fabric thickness, have very fragile parts that may be damaged or broken during a mechanical shake-out. parts with a monocrystalline structure must not be subjected to shocks during all the finishing operations in order to avoid the appearance of recrystallization phenomena. Furthermore, examples of slip compositions used for the manufacture of foundry shell molds have been described in particular by EP-A-0 251 847,
US-A-3 249 972, FR-A-2 348 772.US-A-3,249,972, FR-A-2,348,772.
Ces compositions connues ne résolvent cependant pas These known compositions, however, do not solve
entièrement tous les problèmes d'élimination du moule- completely all the problems of eliminating the mold-
carapace qui ont été notés ci-dessus. shell that have been noted above.
Un moule-carapace pour fonderie répondant à ces conditions et permettant notamment des conditions améliorées d'élimination du moule après coulée des pièces est caractérisé en ce qu'il est obtenu à partir de barbotines à base d'un produit liant du type silice colloïdale ou du type silicate d'éthyle et d'une charge minérale céramique dont la composition en pourcentages de masse sèche comprend entre 70 et 95 % de silice A mold-shell for a foundry meeting these conditions and allowing in particular improved conditions of removal of the mold after casting of the parts is characterized in that it is obtained from slip based on a binder product of the colloidal silica type or of the ethyl silicate type and of a ceramic mineral filler whose composition in percentages of dry mass comprises between 70 and 95% of silica
fondue et entre 5 et 30 % de zircon. melted and between 5 and 30% zircon.
Un procédé remarquable d'élimination dudit moule- A remarkable method of removing said mold
carapace après coulée des pièces est caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: (a) élimination manuelle partielle du moule- carapace; (b) découpe des pièces coulées; (c) dissolution complète du moule-carapace en bain carapace after casting of the parts is characterized in that it comprises the following steps: (a) partial manual removal of the shell mold; (b) cutting castings; (c) complete dissolution of the shell mold in a bath
basique a% base de soude ou de potasse. basic to a base of soda or potash.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention Other features and advantages of the invention
seront mieux compris à la lecture de la description qui will be better understood by reading the description that
va suivre d'exemples non limitatifs de réalisation will follow non-limiting examples of realization
illustrant l'invention.illustrating the invention.
EXEMPLE 1EXAMPLE 1
Un moule-carapace pour fonderie à la cire perdue conforme à l'invention et ayant une composition spécialement adaptée pour permettre une élimination par dissolution chimique après coulée de pièces et possédant par conséquent des propriétés remarquables de solubilité peut être obtenu par des opérations successives et répétées un nombre de fois convenant au résultat recherché, selon des techniques connues en soi, de trempé du modèle en cire puis de séchage, dans des barbotines dont les compositions remarquables et conformes à l'invention sont les suivantes dans le présent exemple: première barbotine de contact comprenant % de silice colloïdale, 79 % de farine de zircon, 1 % d'un agent complémentaire à propriétés mouillantes A casting mold-shell for lost-wax casting according to the invention and having a composition specially adapted to allow elimination by chemical dissolution after casting of parts and therefore having remarkable properties of solubility can be obtained by successive and repeated operations. a number of times that are suitable for the desired result, according to techniques known per se, of soaking the wax model and then of drying, in slips whose outstanding compositions and according to the invention are the following in the present example: first slip of contact comprising% of colloidal silica, 79% of zircon flour, 1% of a wetting agent
et anti-mousse.and antifoam.
4 26675234 2667523
puis une deuxième barbotine de contact, comprenant % de silice colloïdale, 49 % de farine de zircon, 25 % de farine de silice fondue, 1 % d'un agent complémentaire à propriétés mouillantes then a second contact slip, comprising% of colloidal silica, 49% of zircon flour, 25% of fused silica flour, 1% of a wetting agent complementary agent
et anti mousse.and anti foam.
et enfin une barbotine de renfort, comprenant: 20 % de silice colloïdale, 33 % de farine de zircon, 42 % de farine de silice fondue 3 % de farine de cristobalite, and finally a reinforcing slip, comprising: 20% of colloidal silica, 33% of zircon flour, 42% of fused silica flour 3% of cristobalite flour,
2 % d'un agent complémentaire de suspension. 2% of a suspending agent.
Ce mode d'obtention du moule-carapace conduit à une composition finale, en pourcentage de masse sèche, de This method of obtaining the mold-shell leads to a final composition, as a percentage of dry mass, of
% de silice fondue et 30 % de zircon. % fused silica and 30% zircon.
AUTRES EXEMPLESOTHER EXAMPLES
Au lieu d'un produit liant à base de silice colloïdale, les barbotines de renfort utilisées peuvent comporter un Instead of a bonding product based on colloidal silica, the reinforcing slips used may comprise a
produit liant à base de silicate d'éthyle. binder product based on ethyl silicate.
Une barbotine de renfort utilisable dans un tel mode de réalisation et conforme à l'invention peut comporter % de silicate d'éthyle, 23 % de farine de zircon, 37 % de silice fondue, 3 % de cristobalite, A reinforcing slip which can be used in such an embodiment and in accordance with the invention may comprise% of ethyl silicate, 23% of zircon flour, 37% of fused silica, 3% of cristobalite,
2 % d'un agent complémentaire de suspension. 2% of a suspending agent.
Par ailleurs, les pourcentages de masse sèche peuvent varier dans les proportions entre silice fondue qui reste l'élément majoritaire et zircon Notamment, dans un autre exemple de réalisation, la composition finale, en pourcentages de masse sèche, est de 95 % de silice fondue et 5 % de zircon On notera par conséquent que ces pourcentages peuvent varier entre 70 et 95 % de Moreover, the percentages of dry mass may vary in the proportions between fused silica, which remains the major element and zircon. In particular, in another embodiment example, the final composition, in percentages of dry mass, is 95% of fused silica. and 5% zircon. It should therefore be noted that these percentages may vary between 70 and 95% of
silice fondue et entre 5 et 30 % de zircon. fused silica and between 5 and 30% zircon.
Les moules-carapaces conformes à l'invention dont les compositions viennent d'être décrites ci-dessus présentent l'avantage essentiel, en plus des propriétés habituelles requises par leur destination, de procurer des facilités intéressantes lots des opérations d'élimination, qui suivent nécessairement en fonderie l'étape de la coulée et solidification par refroidissement des pièces En effet, ces compositions permettent d'appliquer un procédé remarquable d'élimination du moule-carapace qui comporte les étapes suivantes: (a) élimination manuelle partielle du moule-carapace; (b) découpe des pièces coulées; (c) dissolution complète du moule-carapace en bain The shell molds according to the invention, the compositions of which have just been described above, have the essential advantage, in addition to the usual properties required by their destination, of providing advantageous batching facilities for the elimination operations, which follow. necessarily casting in the casting and solidification step by cooling parts Indeed, these compositions allow to apply a remarkable method of removing the mold-shell which comprises the following steps: (a) partial manual removal of the mold-carapace ; (b) cutting castings; (c) complete dissolution of the shell mold in a bath
basique à base de soude ou de potasse. basic soda or potash.
Cette dernière étape (c) de dissolution qui caractérise l'invention peut notamment être mise en oeuvre en utilisant un autoclave et un bain de soude, dans des conditions moyennes de température et de pression de This last step (c) of dissolution which characterizes the invention can in particular be implemented using an autoclave and a soda bath, under average conditions of temperature and pressure of
2000 C et de 1,5 M Pa.2000 C and 1.5 M Pa.
Une solution alternative permet d'utiliser un bain de An alternative solution allows to use a bath of
potasse à l'air.potash in the air.
On notera en outre que les compositions de moule- It should further be noted that the mold compositions
carapace conformes à l'invention grâce à la présence de silice fondue procure des avantages complémentaires et notamment: une amélioration des qualités mécaniques de la carapace à la coulée, due à une formation de cristobalite à hautes températures; des propriétés de faible dilatation amenant une shell according to the invention thanks to the presence of fused silica provides additional advantages and in particular: an improvement in the mechanical properties of the shell to the casting, due to a formation of cristobalite at high temperatures; properties of low expansion leading to
amélioration de la résistance aux chocs thermiques. improvement of thermal shock resistance.
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