Brevet FR2077555A1 — publié le 19711029

La présente invention concerne des noyaux hydrosolubles, et plus particulièrement, la présente invention concerne un noyau aisément amovible destiné à servir à la production, par moulage d'une matière comme un métal ou une matière plastique, d'un article ayant une partie creuse quelconqlle. On a généralement utilisé du sable ou du gypse pour ce genre de noyau. rependant, un tel noyau nta pas la solidité mécanique lui permettant de supporter la pression de moulage à laquelle le noyau est soumis dans le moulage en coquille ou sous pression. Un noyau en métal peut supporter la pression du moulage dans le moulage so# pression ou en coquille. Cependant, un tel noyau métallique ne pet être enlevé de l'article moulé à moins d'avoir une forme relatIvement simple ne présentant ni contre-dépouille ni grande inclinaison inverse. Ainsi, il est impossible, en utilisant uri tel noyau métallique, de mouler un article de forme compliquée. Au contraire, ur noyau composé d'un sel hydrosoluble peut se dissoudre et être enlevé après le roulage sous pression et ce noyau peut servir à fabriquer n'importe quel article creux. Pour ce genre de noyau, on a suggéré un sel hydrosoluble comme le chlorure de sodium ou le chlorure de calcium anhydre. Un noyau composé de chlorure de sodium présente l'inconvénient d'une faible résistance mécanique et de ne pouvoir supporter une pression élevée de moulage comme celle que l'on rencontre lorsqu'on moule un tal sous pression ou en coquille. Il a été proposé d'utiliser un noyau constitué de chlorure de calcium anhydre comme noyau éliminable présentant une solidité mécanique élevée et pouvant supporter la force élevée de com pression que l'on rencontre dans le moulage sous pression ou en coquille. Pour préparer un tel noyau, on maintient du chlorure de calcium anhydre à l'état fondu (point de fusion : 7720G) pour le déshydrater entièrement et puis on le moule dans un moule préchauffé à une température relativement élevée d'environ 26000. Il faut conserver le noyau ainsi moulé dans un récipient séché et bien fermé ou bien à une température élevée, supérieure à 20000 environ, puisque le chlorure de calcium est déliquescent.En outre, son aptitude à l'usinage est insuffisante, de sorte qu'il est difficile de fa'#riquer, à 11aide d'un tour ou d'u~ aléseuse ou perceuse, un noyau ayant une forme de dimensions précises. Un but de la présente invention consiste à fournir un noyau nydrosoluble ayant une solidité mécanique suffisante pour supporter une force élevée de compression ou une pression élevée rencontrée dans le moulage sous pression ou en coquille. Un autre but de la présente invention consiste à fournir un noyau de fonderie, solide et bydrosoluble,##ue' l'on peut aisément emmagasiner ou conserver. D'autres buts de l'invention apparaîtront à l'examen de la description qui suit. En bref, la présente invention fournit un noyau "hydrosolu- ble composé de chlorure de magnésium anhydre ou d'un mélange de chlorure de magnésium anhydre avec au moins un composé pris dans le groupe constitué par l'oxyde d'aluminium, le'carbonate de so dite, le ch1orlsme de sodium, l'oxyde de magnésium, la silice et le silicate de 'sodium. Le noyau selon la présente invention, composé de façon prédominante par du chlorure de magnésium anhydre, présente une ap- titude élevée à l'usinåge, et'sa vitesse de dissolution dans l'eau bouillante est quatre à cinq fois celle d'un noyau composé de fa çon prédominante de chlorure de calcium.En outre, le chlorure de magnésium anhydre a un point de fusion de 712 C, qui est inférieur à celui du chlorure de calcium anhydre, et il peut facilement se mouler dans un moule préchauffé à une température relativement basse voisine, par exemple, de 100#C En outre, bien que le chlorure de magnésium anhydre soit une substance hygroscopique, ce chlorure est plus facile à conserver que le chlorure de calcium déliquescent, et on peut bien le conserver pendant une longue période de temps en atmosphère ordinaire à une température supérieure à environ 12000 ou en atmosphère sèche. Voici les effets respectifs des composés à ajouter au chlorure de magnésium anhydre selon la présente invention. Lorsque la quantité d'oxyde d'aluminium ajouté se situe entre 2 et 35 % en poids, effet consiste en une augmentation remarquable de la solidité mécanique du noyau en fonction directe de l'augmentation de la quantité d'oxyde d'aluminium ajoutée. Par exemple, un noyau' de chlorure de magnésium anhydre contenant 20 % en poids d'oxyde d'aluminium a une résistance à la compression de 170 bars, et une résistance transversale à la rupture de 60 kgjcm; et cette solidité est bien plus grande que celle d'un noyau cons titué uniquement de chlorure de magnésiun-anhydre qui a une résistance à la compression de 55 bars et une solidité à la ruptu 2 re transversale ce 25 kg/cm .Par ailleurs, l'aptitude du noyau à un usinage et la fluidité de 3a masse fondue tendent à diminuer lorsqu'augmente la proportion d'oxyde d'aluminium contenu dans le noyau. En particulier, lorsque la teneur en oxyde d'aluminium est supérieure à 35 % en poids, la fluidité de la masse fondue présente une diminution excessive. Lorsque la quantité de carbonate de sodium ajouté se situe entre 2 et 3C % en poids, cela a pour effet d'augmenter la solidité mécanique du noyau lorsqu'augmente la quantité de carbonate de sodium ajouté, et l'on constate en même temps que la surface du noyau devent lisse. Mais, lorsque la teneur est supérieure à 30 % en poids, le noyau risque de raquer au moulage. Lorsque la quantité de chlorure de sodium ajouté se situe entre 2 et 40 % en poids, on observe une amélioration de la surface du noyau qui est plus lisse. Lorsque la quantité de chlorure de sodium est supérieure à 40 k en poids, le point de fusion de la matière constituant le noyau s'abaisse de sorte que le noyau ne peut plus supporter les conditions rencontrées lors du moulage de certains métaux à température élevée. Par conséquent, afin de maintenir le# point de fusion adapté à divers moulages sous pression et afin d'améliorer la qualité de la surface du noyau, il est préférable d'ajouter le chlorure de sodium en une quantité de 2 à 40 % en poids. En particulier, lorsqu'on ajoute 2 à 30 % en poids de chlorure de sodium avec de l'oxyde d'aluminium, on peut obtenir un noyau ayant une surfcffice lisse. L' oxyde de magnésium a pour effet d'améliorer la solidité mécanique du noyau de chlorure de magnésium anhydre. Par exemple, un noyau constitué de chlorure de magnésium anhydre contenant 20 % en poids d'oxyde de magnésium a une résistance à la compression de 160 bars et une résistance à la rupture transversale de 40 kg/cm2, et sa résistance à la compression est environ le triple de celle d'un noyau constitué de chlorure de magnésium anhydre ; sa résistance à la rupture transversale est environ le double de celle d'un noyau constitué seulement de chlorure de magnésium anhydre. Lorsque la teneur en oxyde de magnésium est inférieure à 30 % en poids, cet oxyde a pour effet d'augmenter la solidité mécanique du noyau ; mais,#si cette teneur est supérieure à 30 % en poids, l'aptitude du noyau à un moulage, et en particulier la fluidité à température élevée sont affaiblies. Lorsqu'on ajoute moins de -15 % en poids de silice, la solidité mécanique du noyau augmente #lorsqu'augmente la proportion de silice ajoute ; mais, lorsque cette proportion est supérieure à 15 % en poids, l'aptitude au moulage est affaiblie. Par exemple, un noyau de chlorure de magnésium anhydre contenant 10 % de silice a une résistance à la compression de 100 bars et une résistance à la rupture transversale de 30 kg/cm2. Lorsqu'on ajoute une proportion de silicate de sodium inférieure à 20 % en poids, la solidité mécanique du noyau a'augmente lorsqu'augmente la quantité de silicate ajoutée. Par exemple, un noyau de chlorure de magnésium anhydre contenant 10 % de silicate de sodium a une résistance à la compression de 90 bars et une résistance à la rupture transversale de 40 kg/cm2. Au contraire, si la teneur en silicate de sodium est supérieure à 20 supérieure% en poids, l'aptitude au moulage faiblit. Ainsi, un noyau hydrosoluble préférable comprend du chloru re de magnésium anhydre et moins de 35 % en poids d'oxyde d'aluminium, moins de 30 % en poids de carbonate de sodium, moins de 40 % en poids de chlorure de sodium, moins de 30 % en poids d'oxyde de magnésium, moins de 15 % en poids de silice et moins de 20 % en poids de silicate de sodium, par rapport au poids du noyau, Cependant, il est'préférable que la proportion totale des composés à ajouter au chlorure de magnésium anhydre soit inférieure à 45 % en poids, du fait que l'aptitude du noyau au moulage s'abaisse si les additifs représentent plus de 45 % en poids, Dans la présente invention, un noyau constitué de chlorure de magnésium anhydre et de 2 à 30 % en poids de carbonate de sodinz et de 5 à 30 % en poids d'oxyde d'aluminium a une résistance élevée à la compression et une résistance élevée à la rupture transversale.En outre, la surface du noyau est lisse, Le matériau à mouler pour former un noyau peut contenir en outre un oxyde, un carbonate ou un sulfate de n'importe quel autre métal dans la mesure où ce composé ne se décompose pas ou ne s'évapore pas au cours du moulage et n'exerce pas une influence nuisible sur'l'aptitude au moulage, En outre, on peut, si on le-dFsire, dans la présente invention augmenter la solidité mécanique du noyau en incorporant des matières renforcant le noya,: comme des tiges ou fils métalliques ou bien des fibres de verre. En outre, en appliquant une pression au cours du moulage, on peut s'attendre à réduire le soufflures produites dans le noyau et à augmenter la solidité mécanique de ce noyau. Excepté l'utilisation du matériau particulier à mouler selon la présente invention pour préparer un noyau, or peut produire ce noyau d'une façon connue en soi pour la production d'un noyau à partir d'un sel minéral hydrosoluble0 Des exemples de mise en oeuvre de la présente invention sont donnés ci-après afin d'illustrer et nullement en vue de limiter l'invention. Les pourcentages indiqués dans les exemples sont des pourcentages pondéraux. Exemple 1O On chauffe jusqu'à 800 C au chlorure de magnésium anhydre dans un four de fusion et l'on verse la masse fondue dans un moule métallique préchauffé à 100 C, puis on laisse refroidir et solidifier dans ce moule. On place le noyau ainsi préparé dans un moule métallique dans une machine à mouler sous pression à 20000. On verse ensuite dans le moule, de façon à entourer le noyau disposé dans ce moule, un alliage d'aluiniu:1 (contenant également il % de silicium, 2 Q % de cuivre et 0.7 - de fer) fondu à 65000. La #pression s'exer çant lors du moulage sous pression est alors de 630 bars. On plonge dans de l'eau chaude l'article obtenu par le moulage sous pression, ce qui dissout et élimine le noyau qui se trouvait dans le produit moulé sous pression.On obtient ainsi un article conformé ayant une partie creuse présentant une surface lisse et ayant la précision dimensionnelle voulue. Exemple 2. On chauffe jusqu'à 8500C, en vue de le faire fondre, un mé- lange de 80 ajO de chlorure de magnésium anhydre et de 20 Slo d'oxyde d"alumînium. On agite bien-la masse fondue et on la verse ensuite immédiatement dans un moule métallique préchauffé à 2000C, et on laisse la masse s'y refroidir et s'y solidifier. On place le noyau ainsi préparé dans un moule métallique dans une machine de moulage sous pression. On moule ensuite sous pression le même alliage qu'à l'exemple 1 appliquant le même procédé.On plonge l'article obtenu par ce moulage sous pression dans de l'eau courante chaude de façon à dissoudre et enlever le noyau qui se trouvait dans le produit obtenu par moulage sous pression On obtient ainsi un article conformé ayant la précision dimenslonnelle voulue. Exemple 3. On chauffe dusqutà 95000, afin de le faire fondre, un mélange de 65 % de chlorure de magnésium anhydre, de 10 % de carbonate de sodium et de 25 % d'oxyde d'aluminium. On agite bien la masse fondue et on la verse ensuite immédiatement dans un moule métallique préchauffé à 25000, et on l'y laisse refroidir afin de sty solidifier. On met le noyau ainsi préparé dans un four de séchage à air chaud à 20000 et on l'y maintient durant deux jours. Le noyau a une résistance à la compression de 500 bars et une résis 2 tance à la rupture transversale de 110 kg/cm .On place ensuite ce noyau dans un moule métallique dans une machine à mouler sous pression à 20000. Ensuite, on moule 'sous pression un alliage ayant la même composition qu'à l'exemple 1 en utilisant le même procédé. On plonge l'article ainsi obtenu dans de l'eau chaude pour dissoudre et enlever le noyau qui se trouvait dans l'article obtenu par moulage sous pression. L'article ainsi obtenu a une partie creuse dont la surface est bien lisse, Exemple 4. On chauffe jusqu'à 9000@ pour le faire fondre,un mélange de 80 % de chlorure de magnésium anhydre et de 20 % de carbonate de sodium, On verse la masse fondue dans un moule métallique préchauffé à 2000C,et on l'y laisse refroidir afin de s'y solidifier. On place le noyau ainsi préparé dans un four de séchage à air chaud et on l'y maintient à 15000 durant un jour, On place ensuite ce noyau dans un moule métallique dans une machine à mouler sous pression à 18000. On effectue de la même manière qu'à l'exem- ple 1 le moulage sous pression. La partie creuse de l'article conformé obtenu est satisfaisante et sa surface est lisse et lustrée. Exemple 5. On chauffe jusqu'à 90000, afin de le faire fondre, un mélange de 80 % de chlorure de magnésium anhydre et de 20 % d'oxyde de magnésium. On agite bien la masse fondue et on la verse ensuite immédiatement dans un moule métallique préchauffé à 100 C, et on l'y laisse refroidir afin de s'y solidifier. On retire le noyau du moule et le place dans un four de séchage à air chaud maintenu à 15000, et on l'y maintient durant deux jours. On place ensuite le noyau dans une machine de moulage sous pression à 2000 0. Puis, par le même procédé qu'à l'exemple 1, on moule sous pression un alliage métallique ayant la même composition.On plonge l'article obtenu dans de l'eau courante chaude pour dissoudre et enlever le noyau. La surface de la partie creuse de ] 'article conformé est lisse. Exemnle 6. On chauffe jusqu'à 90000, pour le faire fondre, un mélange de 70 parties de chlorure de magnésium anhydre, de 20 % d'oxyde d'aluminium et de 10 % de chlorure de sodium. On agite bien la masse fondue. On met ensuite uniformément de l'oxyde d'aluminium en suspension dans la masse fondue, et l'on verse immédiatement le mélange fondu dans un moule métallique préchauffé à 200000 Dans le moule, on laisse la masse fondue refroidir et se solidifier. On conduit ensuite le moulage sous pression de la même fa çon qu'à l'exemple 1. La surface moulée de la partie creuse de l'article obtenu par moulage sous pression est particulièrement lisse, et elle n'est pas inférieure à la surface résultant du contact avec le moule métallique.La partie creuse a une précision dimensionnelle assez satisfaisante Le tableau suivant présente les résultats d'essais de détermination de la vitesse de dissolution, dans de l'eau bouillante, des noyaux selon la présente invention Pour ces essais, on prépare un noyau cylindrique hydrosoluble ayant un diamètre de 18 mm et une longueur de 100 mm. On emprisonne ce noyau dans du zinc coulé à sa périphérie, sauf aux deux extrémités, et l'on plonge l'article dans 2 litres d'eau bouillante.On mesure le temps nécessaire pour que la matière du noyau soit parfaitement dissoute et éliminée, Composition du matériau du noyau Temps (minutes) nécessaire pour la dissolution MgC12 7 MgC12 (avec 10 fo Na2003 et 20 % Au203) 12 Cas12 60 On comprendra, à l'examen des résultats ci-dessus, que la vitesse de dissolution du'noyau selon la présente invention dans de l'eau bouillante est bien'plus grande que celle du noyau connu obtenu à l'aide de chlorure de calcium, Comme décrit ci-dessus, le noyau selon la présente invention, qui consiste uniquemen#t ou principalement en chlorure de magnésium anhydre, a d'excellentes caractéristiques comme une aptitude élevée à l'usinage que l'on ne rencontre pas dans un noyau hydrosoluble classique quelconque, l'amélioration du rendement des opérations par suite de la grande vitesse de dissolution, et la qualité bien lisse de la surface de la partie creuse de la pièce produite. Le noyau selon l'invention peut servir à mouler non seulement l'aluminium et les alliages d'aluminium, mais également le magnésium, le zinc, le plomb, l'étain et leurs alliages. En outre, il peut s'enlever si facilement à l'eau qu'il peut servir à mouler des matières plastiques. 1. Noyau hydrosoluble de fonderie, cara comprend du chlorure de magnésium anhydre ou bien un mélange de chlorure de magnésium anhydre avec l'un au moins des composés du groupe constitué par ltoxyde d'aluminium, le carbonate de sodium, le chlorure de sodium, l'oxyde de magnésium, la silice et le silicate de sodium. 2. Noyau hydrosoluble de fonderie, caractérisé en ce qu'il comprend du chlorure de magnésium anhydre et moins de 35 % en poids d'oxyde d'aluminium, moins de 30 # en poids de carbonate de sodium, moins de 40 % en poids de chlorure de sodium, moins de 30 fv en poids d'oxyde de magnésium, moins de 15 % en poids de silice, et moins de 20 % en poids de silicate de sodium, par rapport au poids du noyau. 3. Noyau hydrosoluble de fonderie, caractérisé en ce qu'il comprend du chlorure de magnésium anhydre et 5 à 30 % en poids d'oxyde d'aluminium et 2 à 30 % en poids de carbonate de sodium, par rapport au poids du noyau, 4. Noyau hydrosoluble de fonderie, caractérisé en ce qu'il comprend du chlorure de magnésium anhydre et 2 à 35 % en poids d'oxyde d'aluminium et 2 à 20 % en poids de chlorure de sodium, par rapport au poids du noyau,