Brevet FR2099578A1 — publié le 19720317

i 2099573 La présente invention concerne un procédé de préparation de sable de moulage. En fonderie, il est d'importance primordiale que le moule possède une résistance mécanique suffisante. Le moule doit conserver 5 sa forme et ses dimensions jusqu'au moment où la pièce coulée est suffisamment solidifiée pour lui permettre de demeurer stable en ce qui concerne sa propre forme. Toutefois, le moule ne doit pas gêner le retrait de la pièce coulée au cours de son refroidissement. Jusqu'à présent, on assurait une résistance adéquate aux 10 moules par une technique consistant à damer le sable de moulage et à utiliser des liants convenables. Cependant la résistance d'un moule en sable est relativement faible du fait que l'action du liant ne doit pas être suffisamment forte pour gêner la flexibilité et la maléabilité du sable. Dans les travaux usuels de fonde-15 rie, la résistance du moule est principalement réduite par le fait que le moule atteint déjà sa dureté finale au stade de damage ou tout de suite après. Quand on prépare des noyaux de moulage, on u-tilise un autre procédé et celui-ci consiste à conférer la dureté voulue aux noyaux, soit par/tn traitement thermique dans un four, 20 soit par un procédé chimique. Cette opération se déroule avant la coulée et il est impossible de l'appliquer dans des conditions économiquement acceptables pour la fabrication de moules entiers. La présente invention a pour but de conférer un surcroît de résistance et de rigidité à des moules en sable et d'améliorer £5 la qualité des pièces coulées dans ces moules, sans augmentation notable du prix de revient. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'on mélange le sable avec un additif durcissant à la chaleur et qui, sous l'effet de la chaleur du métal fondu, durcit pendant le pro-j50 cessus de coulée de sorte que la résistance et la rigidité du moule augmentent au cours de la période de solidification et de refroidissement de la masse fondue. En ce qui concerne l'additif, on peut utiliser, par exemple, une substance thermodurcissable d'un type qu'on utilise habituel-35 lement pour la fabrication de noyaux de moules. Les matières de ce genre, qui sont parfaitement connues possèdent, en règle générale, la propriété de prendre une consistance résineuse dès que la température dépasse une limite donnée et ce phénomène permet de renforcer le moule, alors que les additifs re-40 prennent à nouveau leur consistance fragile initiale après l'achè 71 27040 2 2099573 vement de la coulée. Sous l'effet de la chàieur provenant du métal fondu, les différentes parties du moule atteignent rapidement la température de durcissement de la substance considérée, de sorte que le moule supporte mieux les tensions auxquelles il est 5 soumis par le métal en fusion. L'invention offre l'avantage de permettre l'utilisation de récipients plus petits pour le moulage d'où un abaissement de la consommation de sable. En même temps, on dispose d'une meilleure garantie d'efficacité de l'opération de coulée. Un grand nombre de pièces, dont la fabrication est difficile ou même impossible par des techniques usuelles de fonderie, 10 peuvent être fabriquéesen utilisant le procédé selon la présente invention. Le sable de moulage préparé selon l'invention présente une tendance légèrement accrue à se coller à la surface de la pièce de fonderie, cette tendance étant légèrement plus grande que cel-15 le d'un sable ordinaire, mais il est relativement facile d'enlever le sable collé dans le cadre d'une opération normale dé nettoyage. Si l'on utilise, comme additif, un composé organique contenant de l'hydrogène ou des composants hydrocarbonés volatils et que ces ingrédients réagissent, pendant la coulée, avec l'eau présen-20 te dans le sable sous forme d'humidité, on peut alors produire u-ne enveloppe de gaz réducteur qui entoure la pièce coulée et empêcher ainsi l'oxydation du fer. D'autre part, cette enveloppe gazeuse empêche le sable de moulage de s'agglutiner sur le fer car un tel phénomène poserait des problèmes complexes et augmenterait 25 les frais de nettoyage des pièces moulées. Jusqu'à présent, on u-tilisait du poussier de charbon ou du brai de houille pour empêcher l'agglutination du sable de fonderie. Cependant, on peut remplacer en totalité ou en partie ces additifs par un additif selon l'invention. Etant donné qu'on n'utilise pas de poussier de char-30 bon, on aboutit non seulement à des économies mais aussi à une meilleure hygiène de l'environnement dans l'atelier de fonderie. Selon un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention on u-tilise comme additif un mélange comprenant, outre une huile lourde, au moins 50# et, de préférence, 80 à 85# de ce qu'on appelle 35 un brai au sulfate, c'est-à-dire le produit obtenu au dernier étage de la distillation du tall oil. Le brai au sulfate passe à l'état liquide quand la température atteint environ 50°C. On peut mélanger le brai au sulfate au sable de moulage à l'étàt liquide, mais on pourrait aussi introduire cet ingrédient disseus dans un 71 27040 3 2099573 liquide convenable ou sous forme granulaire. Etant donné que le brai au sulfate est obtenu comme produit résiduel lors de la distillation du tall oil, qui constitue lui-même un sous-produit de l'industrie de la cellulose, un tel brai au sulfate est abor-5 damment disponible et son prix est peu élevé. L'utilisation du brai au sulfate est encore plus économique si l'on considère qu'il peut remplacer le poussier de chartan. La proportion de ce brai dans le sable de moulage n'a pas besoin de dépasser environ 25# de la quantité de poussier de charbon qu'il eût fallu utiliser 10 dans un cas analogue pour une opération de fonderie classique. La teneur en humidité du sable peut également être diminuée quand on utilise le brai au sulfate, ce qui permet de limiter encore plus les risques d'une oxydatien du fer. Quand le sable de fonderie contient une proportion appro-15 priée de l'additif seloi^L'invention, on peut le damer pour le rendre plus dense, ce qui augmente la résistance du moule. Cet additif améliore également la flexibilité et la maléabilité du sable et ce facteur, en combinaison avec la plus forte densité du sable, permet à ce sable de mieux épouser la surface du modèle. Cette 20 dernière faculté donne, à son tour, un caractère plus lisse aux surfaces des pièces coulées. L'additif améliore également la perméabilité du sable aux gaz, de sorte qu'on évite en majeure partie la formation de poches de gaz dans les pièces de fonderie. Si l'on remplace entièrement le poussier de charbon ou le brai 25 de houille par l'additif selon l'invention, la quantité de gaz se formant pendant la coulée est notablement réduite. Ce facteur se répercute favorablement sur la qualité des pièces de fonderie et aussi, dans une certaine mesure, sur l'environnement dans l'atelier. Attendu que le brai au sulfate ne contient pratiquement pas 30 de soufre, les gaz dégagés n'ont pas d'odeur spécialement désagréable. Il va de soi que la description qui vient d'être faite n'a été donnée qu'à titre d'exemple non limitatif et peut faire l'objet de diverses modifications sans sortir de son cadre. 71 27040 4 2099573 REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation de sable de fonderie, caractérisé en ce qu'on mélange le sable avec un additif durcissant à la chaleur et qui, sous l'action de chaleur du métal en fusion, dur- 5 cit pendant le processus de coulée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'additif contient des composants qui forment une enveloppe de gaz réducteurautour du métal en fusion. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce 10 que l'additif contient au moins 50# et, de préférence, 80 à 85# d'un produit résiduel appelé brai au sulfate qu'on obtient au dernier stade dejâistillation du tall oil. 4. Procédé selon la revendication caractérisé en ce qu'on ajoute cet additif sous forme liquide, après l'avoir chauffé à en- 15 viron 50°C. 5. Procédé selon la revendication 3 ou 4 caractérisé en ce qu'on introduit l'additif dans le sable de moulage sous forme granulaire ou en dissolution dans un liquide convenable. 6. Sable de moulage, caractérisé en ce qu'il contient du 20 brai au sulfate mais ne contient que très peu ou pas de poussier de charbon ou de brai de houille.