Brevet FR2077664A1 — publié le 19711105

La présente invention concerne les sables de fonderie, sables de moulage et sables à noyaux, et plus particulièrement les sables de fonderie traités de façon à éviter certains défauts de fonderie tels que soufflures, piqûres et occlusions de gaz en surface qui peuvent se produire dans des pièces métalliques de tous types moulées en sable, La présence de petites soufflures sous la surface de pièces moulées est un défaut de fonderie bien connu qui peut être normalement évité par un réglage approprié des conditions de la coulée, par exemple par une augmentation de la température du métal fondu coulé dans le moule, par une diminution de l'humidité du sable de moulage utilisé et/ou par une modification des cheminées de coulée par lesquelles le métal pénètre dans le moule0 Les soufflures de ce type ont une forme sensiblement sphérique0 Il est un autre défaut de fonderie constitué par des soufflures d'un type similaire mais qui ne peuvent être supprimées par les réglages des conditions de la coulée normalement employés dans ce but. Ces défauts sont souvent constatés sur les pièces de fonderie en forme de plaques ou de disques et sont en général visibles sur la surface supérieure des pièces moulées. Ils consistent en la présence sous la peau de la pièce de petites fissures ou de cavités de forme régulière mais non sphérique.Ces défauts apparaissent fréquemment sur les bords et sur les parties en saillie des pièces moulées0 Ils sont normalement associés à l'emploi d'un sable de moulage vert (c'est-à-dire non préalablement séché) et ne peuvent être supprimés par les procédés normalement utilisés pour empecher la formation de cavités sous la peau des pièces moulées. Les défauts mentionnés ci-dessus se produisent normalement lorsque le sable de fonderie utilisé contient soit de l'eau libre, soit de l'eau de constitution. De tels sables sont soit des sables de moulage verts, non séchés, soit des sables liés au silicate de sodium, tels que, par exemple, les sables contenant des carbonates dans lesquels l'eau est présente sous forme d'une combinaison chimique. Bes sables liés au ciment et les sables employez à l'état semi-liquide provoquent aussi l'apparition de ces défauts. On sait aussi que ces piqûres et ces occlusions de gaz sous la peau des pièces moulées peuvent se produire lorsque la coulée s'effectue dans des moules constitués-par un sable dont le liant est une résine dite au furanne0 Cette appellation couvre une diversité de résines 'tfuranniques", "furfuryliques" et "fur furaliques'sO Ces résines sont employées comme additifs aux sables de moulage et aux sables à noyaux et provoquent le durcissement de ces sables à température ambiantes Ces résines sont obtenues par réaction de l'alcool furfurylique et d'une résine urée-formol ou phéndrformolO Bes défauts en question peuvent aussi être provoqués par des sables dont le liant est une résine urée-formol0 Le mécanisme par lequel se forment ces piqûres en surface et ces occlusions gazeuses sous la peau des pièces moulées dans les moules du type décrit n'est pas parfaitement connu, mais il est à penser que ces défauts sont dus, au moins en partie, au fait que les liants résineux utilisés contiennent de l'azote. Sous l'action de la chaleur, et lorsque le métal liquide est coulé dans le moule, il se produit une réaction de décomposition avec dégagement d'azote libre. Les défauts décrits peuvent être probablement attribués à la présence dans le moule de l'azote qui se dégage ainsi du sable de moulage et à celle de tout autre gaz initialement present ou libéré au moment de -la- coulée. On sait que la fréquence d'apparition des défauts de fonderie décrits augmente lorsque la quantité de liant résineux contenue dans le sable augmentez Il est fréquemment difficile de déterminer la quantité maximale de liant résineux dont la présence peut entre tolérée en toute sécurité, du fait que la résine de ces liants est instable aux fortes températures et- que, par suite7 sa rapidité de décomposition augmente lorsque la température du sable de moulage ou du sable à noyaux augmente, cette température dépendant eXle-m8me et à un certain degré de la nature du métal coulée Bien -que. les résines furanniques à faible teneur, de l'ordre de 1o, d-'urée-formol puissent-être utilisées sans provoquer l'apparition de- défauts de fonderie, la présence de l'urée -constitue. toujours un danger en.puissance,- La Demanderesse a Qb.servé-que- l'apparition des défauts de fonderie décrits ci-dessus peut être pratiquement évitée en ajoutant au sable utilisé du sulfate de baryum en poudre sèches Le sable employé peut être l'un quelconque des sables contenant de l'eau et cités plus haut, ou bien peut être un sable à liant résineux du type décrit. La quantité de sulfate de baryum à ajouter au sable dépend de la nature de celui-ci mais ne dépasse pas les 6% du poids du sable. Normalement, dans le cas de sables contenant de l'eau, une addition de 0,75 à 3,5% en poids convient particulièrement, et l'expérience a montré que dans le cas de sables à liant résineux, les additions nécessaires se situent entre 1 et 6% en poids. Bien que l'application de l'invention ne soit pas limitée au traitement des sables utilisés pour les moules de coulée de la fonte, elle présente un intérêt particulier pour ce genre de coulée. Il a été d'autre part observé que, dans certaines circonstances, des rev8tements de moules ou de noyaux contenant du sulfate de baryum peuvent être utilisés pour inhiber la formation des défauts de fonderie décrits ci-dessus dans le cas où le sable employé renferme un liant furanniqueO Ces revetements peuvent être appliqués soit par secouage et sous forme d'une poudre dans la cavité du moule ou sur le noyau, soit sous forme d'un revêtement aqueux ou comportant un solvant organique, Il est alors parfois indiqué de mélanger le sulfate de baryum à une poudre réfractaire, poudre de plombagine, de graphite, de silicate de zirconium, de silice, de chromite, de cyanite, de kieselgahr, d'argile, de sillimanite ou d'olivine, par exemple Des additions d'oxyde ferrique Fie203 en poudre aux sables de moulage contenant de l'eau ont été antérieurement utilisées pour-éviter les défauts de fonderie précités. Le sulfate de baryum présente par rapport à l'oxyde ferrique- .1 '-avantage d'entre bien meilleur marché, et l'expérience a montré d'autre part que la peau des pièces coulées dans de s- moules en sable vert ou à liant résineux et contenant du sulfate de baryum est plus unie que celle des pièces coulées dans-des-moules en sable auquel a été ajouté de l'oxyde ferrique. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits, mais s'étend à toutes les variantes conformes à son esprit, REVENDICATIONS 1) Sable de fonderie caractérisé en ce qu'il comprend de 0,75 à 6% de son poids de sulfate de baryum comme ajout, 2) Sable de fonderie selon la revendication 1, caractérisé en ce que le sable de base contient de l'eau soit sous forme d'eau de constitution0 3) Sable de fonderie selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comporte de 0,75 à 3,50% de son poids de sulfate de baryum comme ajout. 4) Sable de fonderie selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il contient une résine furannique et de 1 à 6% de son poids de sulfate de baryum0 5) Sable de fonderie selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il contient une résine urée-formol et de 1 à 6% de son poids de sulfate de baryum0 6) Sable de fonderie selon la revendication 2 caractérisé en ce que le sable de base est un sable au silicate de sodium, un sable lié par un ciment, un sable utilisé à l'état semi-liquid ou un sable vert, 7) Procédé pour la préparation de moules et de noyayx de fonderie caractérisé en ce que les moules et les noyaux sont préparés à l'aide d'un sable de fonderie selon l'une des revendications précédentes0 8) Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que le sulfate de baryum est appliqué sous forme d'un revêtement intérieur du moule ou dtun revetement extérieur du noyau, ce sulfate de baryum étant appliqué en poudre sèche ou en solution dans l'eau ou dans un solvant organique 9) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le sulfate de baryum est mélangé à une poudre réfractaire.