Brevet FR2105073A1 — publié le 19720428

La présente invention concerne les procédés de préparation des mélanges liquides auto-durcissants destinés d la confection de moules et noyaux de fonderie. Le brevet italien n" 849600 décrit un procédé de préparation d'un mélange liquide auto-durcissant pour la confection de moules et noyaux, consistant à mélanger une charge, un liant constitué par des substances contenant des sels d'acides lignosulfoniques, un agent moussant, un durcissant constitué par des composés de chrome hexavalent, et de l'eau. Le mélange préparé par le procédé décrit dans ce brevet reproduit bien la forme de ltoutillage, durcit dans tout le volume simultanément, se chasse facilement des cavités des moulages et permet d'obtenir des moulages sans adhérences grillées sur les surfaces. Le mélange usé peut être utilisé pour préparer des mélanges de mêmes compositions, ainsi que pour préparer dessables. Toutefois, le mélange obtenu par le procédé décrit dans le brevet indiqué a une vitesse de durcissement insuffisante et une 2 résistance peu élevée (jusqu'à 5 kg/cm2) après étuvage, ce qui pose des difficultés dans la fabrication des gros moulages. Le but de l'invention est de supprimer les inconvénients mentionnés, On s'est donc proposé de créer, en trouvant de nouveaux durcissants pour le liant et des catalyseurs de durcissement, un procédé de préparation d'un mélange liquide auto-durcissant qui donnerait,après durcissement,une matière de grande résistance et aurait une vitesse de durcissement réglable dans de larges limites. On propose, dans la présente demande, un procédé de préparation d'un mélange liquide auto-durcissant pour la confection de moules et noyaux de fonderie, consistant à mélanger une charge, un liant constitué par des substances contenant des sels d'acides lignosulfoniques un agent moussant, un durcissant et de l'eau. Plus spécialement selon l'invention, on ajoute, en tant que durcissant pour le liant, séparément ou en combinaison, des composés de chrome hexavalent et des sels d'acide persulfurique associés à des composés de cuivre, de fer et d'aluminium. Les constituants sont de préférence ajoutés au mélange dans les pourcentages suivants, en poids Sable quartzeux 92 à 100 Argile réfractaire O à 8 Substances contenant des sels d'acides lignosulfoniques (solu tion aqueuse avec 45 à 55 % de substances sèches) 3,5 à 8 Agent moussant 0,1 à 0,6 Durcissant (composés de chrome hexavalent, sels d'acide persul furique) 0,1 à 1,5 Composés de cuivre, de fer, d'alu minium 0,1 à 2,0 Eau jusqu'à 5,0 L'application de la présente invention donne la possibilité d'obtenir des mélanges liquides auto-durcissants à vitesse de durcissement réglable dans de larges limites et à grande dureté finale. Le processus de préparation du mélange consiste en ce qui suit. Dans un mélangeur à action périodique, on verse du sable quartzeux sec et de l'argile (ou bien du sable argileux, ou encore du sable quartzeux et du mélange usé) et on brasse pendant 1 ou 2 minutes (avec une vitesse de rotation de l'arbre du mélangeur de 40 à 60 tr/mn). Ensuite on introduit dans le mélangeur une-solution aqueuse, préparée d'avance, d'agent moussant et de substance contenant des sels d'acides lignosulfoniques (composition n l) et on brasse pendant 2 ou 3 minutes. On ajoute au pré-mélange ainsi obtenu une solution de durcissant (composition n02) : composés de chrome hexavalent, sels d'acide persulfurique. Les composés de cuivre, de fer et d'aluminium sont ajoutés au mélange en composition n l ou n 2. Après addition de la composition n"2, on continue le brassage du mélange jusqu'à ce que sa fluidité devienne stable. On coule le mélange dans l'outillage. La durée totale de brassage du mélange est de 4 à 6 minutes. Dans le cas où pour la préparation du mélange on utilise des mélangeurs à action continue, les composants sont introduits en continu. Les caractéristiques physico-mécaniques principales du mélange sont les suivantes Résistance à la compression d'une éprouvette normalisée au bout de 2 30 minutes 1,2 à 2,0 kg/cm Résistance à la compression d'une éprouvette normalisée au bout 2 d'une heure 2,0 à 3,5 kg/cm2 Résistance à la compression d'une éprouvette normalisée après sécha ge pendant 30 mn à la température 2 de 2000C jusqu'à 20 kg/cm Contrainte limite de cisaillement 1500 à 2500 dynes/cm2 Humidité du mélange 4 à 7 % L'éprouvette normalisée a un diamètre de 50 mm et une hauteur de 50 mm ; elle est confectionnée dans une douille ouvrante avec une charge de 1,3 à 1,4 kg, ce qui équivaut à la pression que subit dans le mélange une surface de 50 mm de diamètre à une profondeur de 500 mm. Pour obtenir une perméabilité aux gaz stables, les noyaux et les moules sont séchés pendant I ou 2 heures à une température de 200 à 220 C. Exemple t. On mélange 686 kg de sable quartzeux avec 14 kg d'argile réfractaire broyée pendant une ou deux minutes. Puis on ajoute la composition n"l constituée par 35 kg de lessive sulfitée à 3 densité de 1,25 g/cm , 7 1 d'eau et 3,5 1 d'alcoylarylsulfonate raffiné soviétique (désignation commerciale "Détergent"), Après brassage pendant trois minutes, on ajoute la composition n02. La composition n"2 est préparée en dissolvant dans 14 litres d'eau 2,1 kg d'anhydride chromique et 2,1 kg de sulfate de cuivre hydraté. Après brassage pendant une minute avec la composition n"2 on verse le mélange liquide fini dans l'outillage préparé. Résistance à la compression d'une éprouvette normalisée au bout de 2 30 mn 1,5 à 1,8 kg/cm Résistance à la compression d'une éprouvette normalisée au 2 bout d'une heure 2,5 à 2,8 kg/cm Résistance à la compression d'une éprouvette normalisée après sécha cio yendant 30 mn à la température 15 à 18 kg/cm2 Exemple 2. On mélange 686 kg de sable quartzeux avec 14 kg d'argile réfractaire broyée pendant une ou deux minutes. On ajoute la composition n"l constituée par 35 kg de lessive sulfitée à densité de 1,25 g/cm , 7 1 d'eau et 3,5 1 d'alcoyl- arylsulfonate raffiné soviétique. Après brassage pendant trois minutes, on ajoute. la composition n02. La composition n"2 est préparée en dissolvant dans 14 litres d'eau 2,8 kg de bichromate de sodium et 3,5 kg de sulfate de cuivre hydraté. On brasse encore 1 ou 2 mn et on coule le mélange obtenu dans les outillages. Résistance à la compression dsune éprouvette normalisée au bout de 2 30 mn 1,2 à 1,6 kg/cm Résistance à la compression d'une éprouvette normalisée au bout 2 d'une heure 1,8 à 2,2 kg/cm2 Résistance à la compression d'une éprouvette normalisée après sécha ge pendant 30 mn à la température 2 de 200"C 12 à 15 kg/cm Exemple 3. On mélange 686 kg de sable quartzeux avec 14 kg d'argile réfractaire broyée pendant 1 ou 2 mn. On ajoute la composition nCî constituée par 35 kg de lessive sulfitée à densité de 1,25 g /cm3, 3,5 kg d'alcoylarylsulfonate raffiné soviétique, 14 l d'eau et 3,5 kg de sulfate de cuivre hydraté. On brasse pendant 2 ou 3 minutes, puis on ajoute la composition n02. La composition n"2 est préparée de la façon suivante. On dissout dans 7 litres d'eau 4,2 kg de persulfate d'ammonium. Après brassage pendant 1 ou 2 mn, le mélange est prêt à la coulée. Résistance à la compression d'une éprouvette normalisée au bout de 2 30 mn 1,5 à 1,8 kg/cm2 Résistance à la compression d'une éprouvette normalisée au bout d' 2 une heure 1,8 à 2,0 kg Résistance à la compression d'une éprouvette normalisée après. sécha -2 ge pendant 30 mn à la température de 200"C 18 à 20 kg/cm2 Exemple le 4. On mélange 686 kg de sable quartzeux avec 14 kg d'argile réfractaire broyée pendant 1 ou 2 mn. On ajoute la composition n01 qui est préparée en mélangeant 7 litres d'eau, 3,5 litres d'alcoylarylsulfonate raffiné soviétique et 35 kg de lessive 3 sulfitée à densité de 1,25 kg/cm3, Après 3 minutes de brassage on ajoute la composition n02 qui est préparée de la façon suivante : on dissout 2,8 kg de chlorure ferrique et 2,8 kg d'anhydride chromique dans 14 litres d'eau. Après addition de la composition n02 on brasse encore le mélange pendant 1 ou 2 mn et on le coule dans l'outillage prépa ré. Résistance à la compression d'une éprouvette normalisée au bout de 1,2 2 30 mn 1,2 à 1,4 kgXcm Résistance à la compression d'une éprouvette normalisée au bout 2 d'une heure 1,7 à 2,0 kg/cm2 Résistance à la compression d'une éprouvette normalisée après séchage pendant 30 mn à la température de 2 2000C 14 à 16 kg/cm2 Exemple 5. On mélange 686 kg de sable quartzeux avec 14 kg d'argile réfractaire broyée pendant 1 ou 2 mn. On ajoute la composition n-1 constituée par 35 kg de lessive sulfitée à densité de 1,25 g/cm3, 3,5 kg d'alcoylarylsulfonate raffiné soviétique et 7 litres d'eau. On brasse pendant 2 ou 3 minutes, puis on ajoute la composition n-2. La composition n02 est préparée avec 3,5 kg de chlorure d'aluminium, 2,8 kg d'anhydride chromique et 14 litres d'eau. Après brassage pendant 1 ou 2 minutes on coule le mélange fini dans ltoutillage. Résistance à la compression d'une éprouvette normalisée au bout de 2 30 mn 1,5 à 1,8 kg/cm Résistance à la compression d'une éprouvette normalisée au bout d'une heure 1,8 à 2,0 kg Résistance à la compression d'une éprouvette normalisée après séchage 2 pendant 30 mn å la température de 2000C 10 à 15 kg/cm Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement indiqués ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation d'un mélange liquide auto-durcissant pour la confection de moules et noyaux de fonderie, consistant à mélanger une charge, un liant constitué par des substances contenant des sels d'acides lignosulfoniques, un agent moussant, un durcissant et de l'eau, caractérisé en ce qu'on ajoute, en tant que durcissant pour le liant, séparément ou en conjugaison, des composés de chrome hexavalent et des sels d'acide persulfurique en association avec des composés de cuivre, de fer et d'aluminium. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les constituants sont pris dans les pourcentages suivants, en poids sable quartzeux 92 à 100 argile réfractaire O à 8,0 substances contenant des sels d'acides lignosulfoniques (so lution aqueuse avec 45 à 55X de substances sèches) 3,5 à 8,0 agent moussant 0,1 à 0,6 durcissant (composés de chrome hexavalent, sels d'acide per sulfurique) 0,1 à 1,5 composés de cuivre, de fer, d'aluminium 0,1 à 2,0 eau jusqu'à 5,0 3. Mélanges liquides autodurcissants, obtenus à 1'aide des procédés selon la revendication 1 ou la revendication 2.