Brevet FR2000188A1 — publié le 19690829

La présente invention se rapp@r@@ à la fabrie@tion de @oules et noyaux pour les opérations de fonderie et à des matérieux auto-durcisants particuli@rs pouvant @tre utili@és à l'état fluide dans ce but. L'invention concerne en particulier une nouvelle @éthode de fabrication de moules et noyaux de fonderie ayant une bo-e plasticité, ce qui @st particulièrement avantag@ux pour la production de pièces moulées de formes compliquées. L'invention u en outra pour objet la fabrication de ioules et noyaux qui peuvent être @isément sép@rés des objets moulés justs au moment du dé@oulage. On sait que pour la fabrication de @oules et @oyaux de fonderie, les matériaux de moulage doivent répondre aux @xig@nces auivantes : - avoir un coût r@lativement faible ; - être imerte par rapport au métal à mouler ; - avoir une résistance notable aux comtraintes (particulièrement à celles qu'exerce l@ métal p@ndant le moulage) - être facilement séparable des pièces moulées obtenues. De plus, pour la production d'articles de faibles dimensions et de forme compliquée, les matériaux de @onlage doivent afin de simplifier les opérations de démo@lage, comporter une p@ase plastique p@ndant l'auto durci@seme@t. Les matériaux classiques ne donnent pas de résultats @atisfaisants car ils ne répondent pas aux exigences ci-d@ssus mentionnées. Il a maintement été découvert que les @oyaux et moules de fonderie peuvent avantageusement être réalisés à partir d'un mélange comprenant essentiellement : a) um ci@ent @lumineux ou um mélange de ciment alumi@eux avec un autre ciment qui soit compatible avec lui @n proportion de 2 & 15 15 % b) une résime soluble dans l'eau, @uto-durci@sante à la t@@pérature ambiante, de ma@ière progressive, dans les m@mes conditions que le ciment ci-des@us montio@né, en proportion de 2 à 8 % : c) du sable ; d) un agent tensio-actif à raison de 0,1 à 0,5 % e) une faible quantité d'un sel de lithium, de manière à @ccélérer la prise du ciment par exemple de 0,002 à 0,15 %. Il est également po@sible d'utiliser des mélanges de ciment alu min@ux et de ciment d@ po@sol@me. La résine @oluble dans l'oau à atuo-durcissement progressif à la température ambiante, pour donner une certaine plasticité au mélange, ne doit pas altérer le milieu dans lequel doit s'effectuer la prise du ciment. De même que le ciment alu@in@ux et l@ mélange avec le ciment de po@- @olan@ en milieu alcalin, la solution de r@@ine ne doit pas avoir de réec tion @oid@. A cette fin il est mécessaire d'utiliser soit des rési@@s qui ne renferment pas de groupes acides on des résimes modifiées de @@@ibre appro priée afin de n@utraliser leur réaction @cide. En outre, @lles doivent @tre anto-durcissemtes, c'est-à-dire capables de for@or d@ux ou trois liaiso@@ tri-dimension@elles à la t@@@@@@- ture ambiante dans un intervalle de temp@ compat@ble avec la prise du @iment. Parmi les résines qui pouvent être avantageusement @tilisées, on peut mentionner de façon @on limitative, les résines phémoliques et en gar ticulier les résines phenol-formaldéhyde et resorcine-formaldehyde. A ces résines de faible poids moléculaire (compri@ @ntre 700 et 900, de préférence environ 820) on ajoute comme agent durcissant du formaldéhyd@ @u quantité suffisante pour produire les liaisons dé@irées (15 à 25 % par rapport à la résine, d'une solution aqu@@se à 38% - 40 % d@ formaldéhyde). Les résines ci-dessus mentionnées sont traitées avantageusement par des composés alcalins de manière à confér@@ une certaine alcalinité à la solution de rési@e dans l'eau afin de r@@d@@ plus aisée l@ prise du ciment. Dan@ ce but il est utile d'employer @es @ydroxydes, carbonates et bicarbonates de @étaux alcalins et alcali@o-terraux. De plus, ces composés accroissent la solubilité de la résine @le carbonate de lithium a donné de bons résultats). L'agent tensio-actif qui permet à la fois de fluidi@er le nélange résine-sable-ciment et d'éviter le compactage méc@mique du mélange, peut être n'importe quel @gent temsio-@otif qui s'interibre pas avec la résin@, on particulier des ag@nts tensio-actifs aniomiques tols que les aryl et alkylsulfonates. Le sable peut être de tout type connu dans la technique, par exem- ple un sable à base de silice, chromite, olivine, @ircom, etc... Si l'on suit les normes d'établissement des constituants de mélanges on obtient une masse fluide qui durcit de façon homogène et progressive, ayant une forte résistance à la compression et une très bonne résistance à l'abrasion. De plus, du lait de la présence d'une résine soluble dans l'eau il n'est pas nécessaire d'utiliser un excès d'eau pour permettre au ciment de durcir ; par @uite la quantité d'eau comprise (de 2 à 6 %) ne s'accroit pas puisque la prise du citent et la coagulation ou le durcissement de la résine se produit dans la même @ eau. Par suite, après la prise du citent, l'eau restante est fixée dans la résine et n'est pas éliminée de façon violente pendant le roulage avec le danger d'engendrer des occlusions dans le métal. En outre la présence de résine est également avantageuse pour l'é- tape suivante de démoulage de la pièce ioulée ; le métal fondu set le feu à la substance organique et ainsi le noyau ou le moule peut être facilement brisé et la pièce ioulée retirée. Les exemples suivants illustrent quelques iodes de réalisation de l'invention ; il est évident néanmoins que l'invention ne doit pas être limitée par ces exemples. EXILE l on prépare un mélange fluide à partir de - ciment alumineux (contenant environ 40 % d'alumine) ... 5 % - agent tensio-actif .................................... 0,3 % - eau ................................................... 3,5 % - chlorure de lithium ................................... 0,025 % - résine phénol-résorcine (50/50) (sous la forme d'une solution aqueuse à 5c % traitée par du carbonate de lithium et contenant du formaldéhyde comme agent dur ci@sant) ............................................... 4 % - sable .................................................. 87,2 % Tous ces pourcentages sont exprimés en poide. La préparation s'effectue comme suit : le ci@ent et le sable sont mélangés sous agitation convenable avec de l'eau dans laquelle on a preala- blement dissous le chlorure de lithiom. Dès que le mélange devient homogène on ajoute, en premier lieu l'agent tensio-actif et ensuite la solution de résine. On peut observer immédiatement le durcissement du mélange qui atteint un tel degré qu'il permet le retrait du gabarit après environ 20 minutes. La résistance à la compression en fonction du temp@ est déterminée sur des éprouvettes cylindriques de type standardisé (50 mm de diamètre. 50 nn de hauteur) des mélanges ainsi obtenus. Les résultats suivants ont été obtenus : après 1 heure : 4 kg/cm2, après 3 heures : 10 kg/cm2, après 6 heures : 18 kg/cm2, après 24 heures : 21 kg/cm2. Les temps sont comptés à partir du début de la préparation. EXEMPLE 2 On prépare un mélange iluide comme à 1 - ciment alumineux (contenant environ 40 % d'alumine) ... 8 % - agent tensio-actif ., . , 0,1 % - eau ........................................................ 5 % - chlorure de lithium ........................................ 0,032 % - résine phénol-rdsorcine (50/50) (sous la forme d'une solution aqueuse à 50 % traitée par du carboute de lithium et contenant du formaldéhyde comme agent dur cissaut) .............................................. 3 % - sable ................................................. @3,6 % Après 25 minutes le mélange peut gtre retiré du gabarit. Les essais de résistance à la compression donnent des résultats comparables à ceux de l'exemple I. REVENDICATIONS 1. Composition de mélanges fluides pour la fabrication de noyaux et moules de fonderie, compr@nant sensiblement : @) soit un cirent alumineux ou un mélange de ciment aluenneux ovec un autre cirent compatible avec lui b) une résine soluble dans l'eau, auto-duoeissante à la température ambiante, de façon progressive, , dans les mêmes conditions que le citent cl-dessus mentionné ; c) du sable ; d) un agent tensio-actif ; e) un accélérateur de prise du ciment ; caractérisée par l'enploi, comme agent durcissant, d'une résine à faible poids moléculaire additionnée de formaldéhyde et comme accélérateur de prise du ciment, de chlorure de lithium en proportion de 0,1 à 1 % en poids du ciment. 2. Composition selon la revendication 1, caractériséè en ce que le ciment est un mélange de ciment alumineux et de ciment de pozzolane. 3. Composition selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la résine a une réaction neutre ou acide. 4. Composition selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la résine faiblement acide est traitée par des composés alcalins de manière à lui donner une réaction neutre ou alcaline. 5. Composition selon la revendication 4, caractérisée en ce que les composés alcalins sont choisis parai les hydroxydes, carbonates et bioar- bonates de métaux alcalins et alcalino-terreux. 6. Coapoeitiou selon la revendication 4, caractérisée on ce que la résine est choisie parmi les résines phémoliques et de p@émol-résorcine et est traitée par du carbonate de lithium. 7. Procédé de fabrication de noyaux ou ioules de fonderie à partir de mélanges selon les revendications 1 à 6, car@ctérisé en ce que l'on mélange sous agitation convenable, jusqu'à obtention d'une masse ho@ogène, l'eau contenant éventuellement du chlorure de lithium dissous comme accélérateur, le sable et le ciment, qu'o@ laisze dureir le @élange obtenu après addition d'un ag@mt t@@sio-actif et de la résine contement du formald@@yde, les noy@ux ou moules étant retirés du ga@arit.