Brevet FR2096863A1 — publié le 19720303

i 2096863 La présente invention a pour objet un procédé pour la fabrication des moules et noyaux de fonderie à partir d'un sable liquide autodurcissable, permettant d'accroître leur résistance mécanique. 5 Les procédés connus consistent à mélanger un sable réfractaire avec un liant, un agent de prise du liant, un liquide et un agent de surface ou agent tensio-actif et, sans attendre, à malaxer ce mélange pour engendrer une mousse qui 1° fluidifie. Le mélange fluidifié est alors versé dans un réceptacle contenant 10 le modèle de la pièce à obtenir ou présentant l'empreinte du noyau. La prise du mélange s'effectue dans un temps relativement court permettant rapidement la manipulation du réceptacle,, La résistance continue à s'accroître jusqu'à une valeur telle que le moule ou le noyau peut subir sans déformation notable la 15 pression métallo statique du métal ou alliage métallique coulé. Les sables liquides connus évoqués dans ce qui précède sont du type autodurcissant en ce sens qu'il.n'est pas nécessaire de faire intervenir des agents extérieurs pour provoquer leur prise, agents extérieurs qui peuvent être la chaleur, du 20 gaz carbonique ou autres. Les sables liquides autoc-urcissants connus peuvent être classés en plusieurs catégories suivant la nature de leurs constituants. Certains de ces sables comportent, comme liant, du 25 silicate de soude et, dans ce cas, l'agent de prise peut être, par exemple, s'il est solide : - du silicium ou du ferro-silicium - du ciment - du sulfate de calcium ou anhydrite - du carbonate de manganèse - du laitier de ferro-chrome - du laitier de haut fourneau ou, s'il est liquide : - de l'acétate ou du silicate d'éthyle 35 - de l'acide glycolique - des poly-alcools D'autres sables liquides autodurcissants comportent un liant hydraulique qui peut être : COPY 70 25201 2 2096863 - un ciment - un laitier de haut fourneau D'autres sables liquides autodurcissants comportent des liants organiques tels que des résines synthétiques ou un 5 mélange de ces derniers avec des liants minéraux. Tous ces procédés connus poursuivent les buts suivants : - permettre le remplissage du réceptacle par simple coulée, c'est-à-dire sans serrage, grâce au fait que le sable est rendu fluide par moussage, 10 - obtenir une consolidation suffisante du sable dans le temps le plus court pour pouvoir récupérer sans tarder le modèle ou la boîte à noyau précités, - réaliser un moule ou un noyau dont la résistance mécanique soit suffisante dans une durée compatible avec les 15 impératifs de fabrication, afin qu'il puisse supporter les efforts de manipulation et la pression métallo-statique du métal ou alliage coulé, - créer dans le moule ou le noyau une porosité optimale pour l'évacuation des gaz lors de la coulée du métal ou 20 alliage métallique, - parvenir à ce que le sable, après coulée de la pièce dans le moule ou autour du noyau, se "décoche" facilement en ce sens qu'on puisse, par des moyens traditionnels, détacher le sable qui adhère à la peau de la pièce ou est coincé dans les 25 parties rétrécies de celle-ci. En fait, ces procédés connus ne permettent pas d'atteindre concomitamment tous ces buts. En outre, ils présentent des Inconvénients. Un premier inconvénient réside dans le fait que les 30 moules ou noyaux obtenus ont une résistance mécanique insuffisante, aussi bien à froid (10 daN/cm au bout de 2k heures par le procédé connu le meilleur à ce titre) qu'à chaud (2,5 daN/cm à 1200°C par ce procédé connu). En effet, lorsque la hauteur de la pièce et, par consé- 35 quent, la pression métallo-statique sont relativement élevées, le moule se déforme à ,1a base et la pièce présente à cet endroit un 70 25201 2096863 3 renflement. De plus, dans le cas particulier des fontes, où le graphite en se formant engendre une expansion, le moule se déforme également. Dans tous les cas, on est amené à prévoir des masselottes excessivement importantes pour éviter les retassures. 5 En outre, on constate que, malgré des travaux nombreux et importants, on n'est jamais parvenu à accroître la résistance mécanique des moules ou noyaux obtenus selon ces procédés connus, quels que soient les moyens physiques mis en oeuvre : pression, vibrations, secousses etc., moyens qui sont habituellement effi-10 caces avec les sables non liquides. Un deuxième inconvénient est que les bulles de la mousse crèvent longtemps aprïs que la prise du sable est commencée, de sorte que l'état de surface du moule, notamment dans sa partie qui sera en contact avec le métal en fusion, est mauvais. Dès lors, 15 pour que la peau de la pièce soit de bonne qualité, il est nécessaire d'appliquer sur cette surface une barbotine qui bouche les petits trous superficiels. Mais cette barbotine est onéreuse et elle nuit à la précision du moulage ce qui peut être gênant dans certains cas,, puisqu'elle forme une surépaisseur non contrôlée. 20 Un troisième inconvénient de certains de ces procédés connus réside dans le fait que le moule ou le noyau obtenu n'est pas perméable ou en tout cas insuffisamment pour permettre une évacuation satisfaisante des gaz lors de la coulée du métal ou alliage métallique. 25 Un quatrième inconvénient de certains desdits procédés connus est que la durée de consolidation du moule ou noyau avant son déplacement vers l'aire de coulée est trop longue si l'on n'accroît pas exagérément le taux d'accélérateur. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients 30 en permettant tout d'abord d'accroître dans une large mesure la résistance mécanique à froid et à chaud des moules et noyaux obtenus. Ainsi, ces moules ou noyaux peuvent supporter sans aucune déformation des pressions métallostatiques très élevées. Mieux, ils s'opposent efficacement à toute expansion du métal ou alliage coulé, de sorte 35 que la précision de la pièce obtenue, même lorsqu'elle est en fonte graphitique, est conservée et que la compacité de cette pièce est accrue, accroissement qui se traduit par une augmentation sensible de la densité. Par ailleurs, lorsqu'une résistance plus 70 25201 2096863 faible est suffisante, le coût des matières premières employées peut être réduit, en diminuant la quantité de liant incorporée. Dans tous les cas, à résistance égale, la quantité de sable liquide nécessaire pour constituer le moule ou noyau peut être plus faible, 5 ce qui permet d'abaisser le prix de revient de ce dernier. Le but précité estaissi atteint en engendrant un bouchage automatique, avant consolidation du sable, des microtrous superficiels de sorte que l'état de surface du moule ou du noyau est suffisamment bon pour éviter l'emploi d'une barbotine 10 ou en tout cas réduire largement la quantité utile de cette dernière. Ce but est également atteint en engendrant systématiquement une perméabilité du moule ou du noyau au moins égale à celle des sables silicoargileux. Ce but est finalement atteint en diminuant largement 15 la durée de consolidation du sable liquide, de sorte que l'immobilisation des modèles et noyaux se trouve réduite au minimum et que le métal ou alliage métallique peut être coulé plus tôt. Conformément à l'invention, le procédé consiste à densifier le sable en utilisant un agent de surface qui engendre 20 une mousse dont la durée de persistance, c'est-à-dire le temps s'écoulant avant qu'elle commence à s'affaiser, est inférieure au temps s'écoulant avant le début de la prise du sable. Selon un mode d'exécution particulièrement avantageux du procédé, on accroît encore la densification en appliquant sur 25 le sable une pression et/ou des sollicitations mécaniques répétées entre le moment où le sable devient perméable et le moment où la prise commence. Ce procédé s'applique à tous les sables liquides autodurcissants et notamment à ceux évoqués dans ce qui précède 30 à propos de l'art connu. L'agent de surface utilisé conformément à l'invention dans le mélange de sable liquide est un alkylbenzènesulfonate de formule : R. 3 R. 1 R, ■2 70 25201 5 2096863 dans laquelle Me représente un atome de métal alcalin et R^, R^, R^ représentent chacun un atome d'hydrogène ou un groupe alkyle de 1 à 3 atomes de carbone et occupent une position quelconque sur le noyau benzénique par rapport au groupe sulfonate, ou un mélange 5 de deux ou plusieurs alkylbenzènesulfonates répondant à la formule ci-dessus. Cet agent de surface est additionné au mélange de sable liquide dans la proportion, en poids, de 0,01 à 2 % par rapport au poids total du mélange. 10 Parmi les alkylarylsulfonates de formule ci-dessus, on utilise en particulier, selon l'invention, les mono-isopropyl-benzènesulfonates, di-isopropylbenzènesulfonates et tri-isopropyl-benzènesulfonates de sodium et de potassium, ainsi que les mélanges de deux ou trois de ces composés entre eux, ou avec le p-toluène-15 sulfonate de sodium ou de potassium. Des modes d'exécution du procédé sont décrits ci-après à titre d'exemples non limitatifs, ces mêmes exemples étant accompagnés de courbes destinées à bien mettre en évidence la chronologie des phénomènes qui se déroulent après la coulée du sable. 20 Les demandeurs ont constaté, à la suite d'essais nombreux, que la résistance mécanique du moule pouvait être accrue dans de larges proportions si l'on parvenait à densifier le mélange de sable liquide avant qu'il soit consolidé. Pour être plus précis, l'expérience à montré que, pour obtenir cette densification, il 25 est nécessaire que la mousse engendrée par l'agent de surface soit détruite en totalité ou tout au moins dans une large proportion avant le début de la prise du mélange. Pour illustrer de façon indiscutable le déroulement chronologique des phénomènes, des courbes ont été tracées pour 30 chacun des exemples retenus et exposés ci-après. Ces courbes sont les suivantes : 1°/ - une courbe de tassement du sable en fonction du temps, montrant à partir de quel moment le sable s'affaisse dans le réceptacle et l'importance de ce tassement ; 35 2°/ - une courbe de prise du sable en fonction du temps, montrant à partir de quel moment la consolidation du sable commence. 3°/ - une courbe de perméabilité en fonction du temps, montrant à partir de quel-moment les bulles de la mousse qui crèvent 70 25201 6 2096863 communiquent entre elles, en conférant ainsi une certaine perméabilité au sable. Les courbes en question ont été tracées pour tous les essais effectués et, en particulier, pour ceux des exemples décrits ci-après, en procédant comme indiqué ci-dessous : 1°/ - tous les sables liquides autodurcissants soumis à l'expérimentation sont dosés en vue de leur conférer la même fluidité au moment de la coulée. Pour mesurer cette fluidité, on utilise un cône d'Abrahms ayant pour diamètre de petite base 100 mm, pour diamètre de grande base 200 mm et pour hauteur 300 mm. Ce cône, dont la grande base ouverte est posée sur une plaque, est rempli de sable liquide par sa petite base en y faisant couler directement le jet sortant du malaxeur. Le cône est ensuite écarté de la plaque et le sable s'étale sur celle-ci. Pour les exemples exposés ci-après, la fluidité des sables expérimentés est telle que le diamètre d'étalement de ceux-ci sur la plaque est compris entre 360 et 370 mm. 2°/ - pour mesurer le tassement, on utilise un récipient cylindrique dont le diamètre est de 160 mm et la hauteur de 5^0 mm, on remplit ce récipient en coulant le sable liquide sortant du malaxeur et on mesure l'affaissement ou baisse de niveau du sable en fonction du temps. On obtient ainsi sur les graphiques illustrant les exemples 1 à 7, les courbes en trait plein fin désignées par le repère général 1. Sur ces graphiques sont portés en ordonnées le tassement T exprimé en millimètres sur une échelle linéaire et en abaisses le temps t exprimé en minutes sur une échelle logarithmique, l'origine du temps correspondant au moment de la coulée du sable à la sortie du malaxeur dans le récipient précité. 3°/ - la prise du sable a été décelée en mesurant le seuil de cisaillement ou consistance. Pour mesurer ce seuil de cisaillement on remplit le récipient précité (diamètre de 160 mm et hauteur de 540 mm) avec du sable liquide coulé directement du malaxeur, on laisse le sable s'affaisser naturellement jusqu'à ce que la baisse de niveau ne soit plus sensible, et on découpe à la base du cylindre de sable ainsi obtenu une galette d'une hauteur de 40 mm. La densité du sable dans cette galette est alors de 1,38. Pour déterminer le seuil de cisaillement, on utilise une aiguille de Vlcat ayant une 70 25201 2096863 7 section de 1 mm selon la norme P 15 414 de i960. On mesure la profondeur de pénétration de cette aiguille chargée avec des masses variables et on calcule, d'après la formule de Metrot, en fonction de cette profondeur et de la masse totale correspon- O 5 dante, le seuil de cisaillement exprimé en dynes/cm . On obtient ainsi, sur les graphiques précités, les courbes en trait pointillé fin désignées par le repère général 2. Sur ces graphiques sont portés en ordonnées sur une échelle logarithmique les seuils de cisaillement S C exprimés en dynes par p 10 cm et, en abaisses, le temps t comme précédemment. La prise commence lorsque les propriétés rhéologiques du mélange changent. Or, les courbes 2 de tous les exemples (figures 1 à 7) montrent que le seuil de cisaillement reste d'abord sensiblement constant, puis croît ensuite très rapidement, mais 15 que la transition est progressive. La partie arrondie 5 des courbes qui traduit cette transition ne permet pas de définir avec précision le début de la prise. On considérera donc dans ce qui suit que le début de prise est défini par le point A d'intersection des tangentes à la partie arrondie 5 prolongeant les parties 20 sensiblement linéaires 6 et 7 des courbes 2. Un autre essai est effectué en provoquant par vibrations un affaissement supplémentaire du sable, ces vibrations durant dix secondes pour tous les essais. Il se produit alors un affaissement global compris entre 85 et 125 mm auquel correspond, 25 pour la galette, une densité comprise entre 1,5 et 1,6. Cet essai permet d'obtenir sur les mêmes graphiques les courbes en pointillés épais désignées par le repère général 3. 4°/ - Pour mesurer la perméatilité, on utilise un tube cylindrique de 50,8 mm de diamètre dont le fond est perforé et 30 °n verse dans ce tube le sable liquide sortant du malaxeur. La profondeur de ce tube est déterminée pour que la hauteur de l'échantillon de sable après tassement naturel soit égale à 50,8 mm. Le tube contenant l'échantillon est monté sur un perméamètre automatique Dietert n° 335-A. Cet appareil indique un indice de per-35 méabilité ou indice A F S qui est fonction du temps nécessaire pour qu'un volume d'air déterminé sous une pression donnée traverse l'éprouvette de sable. 70 25201 2096863 8 Les mesures sont traduites par les courbes tracées sur les mêmes graphiques que précédemment en trait plein épais, et sont désignées par le repère général 4. Ces courbes 4 ont pour abcisses le temps t avec la même échelle que les autres courbes 5 et, pour ordonnées, la perméabilité p exprimée en indice A F S et portée sur une échelle linéaire. Les exemples ci-après sont destinés à illustrer l'objet de l'invention sans toutefois en limiter la portée. EXEMPLE,1 (figure • 1) 1° On fabrique un sable liquide avec les composants sui vants : - 50 kg de sable siliceux dont la répartition granulo-métrique est de 55 à 60 APS (norme américaine); - 3*5 kg de laitier de haut fourneau granulé, moulu, 15 dont la surface spécifique est de 3 300 + 200 cm^/g et dont l'indice de basicité est de 1,35 ; - 2,5 kg de silicate de soude dont le module SiOg/NagO' est égal à 2 et dont la teneur en matière sèche est de 51 - 1,6 kg d'eau, 20 - 50 g de monoisopropylbenzènesulfonate de sodium cons tituant l'agent tensio-actif. Pour les essais, on utilise un malaxeur Henry type N de 100 1 dont le rotor à palettes radiales est entraîné par un arbre horizontal monté tournant dans une cuve cylindrique de 360 mm 25 de diamètre. Ce rotor est mû à une vitesse de 104 tours par minute. On introduit alors les composants secs précités dans la cuve et on mélange pendant une minute, puis on introduit les produits liquides et on continue le brassage pendant deux minutes. Au bout de ce temps, on coule le sable liquide obtenu 5° dans le récipient de mesure du tassement, dans le récipient permettant d'obtenir la galette servant à la mesure du seuil de cisaillement et dans le tube permettant la mesure de perméabilité. Puis, on trace les courbes 1 à 4 comme il est décrit dans ce qui précède. Ces courbes sont illustrées par le gràphique de la figure 1. 35 La courbe 1 montre que la mousse commence à s'affaisser 30 secondes après la coulée et s'affaisse naturellement pendant 1 minute 30 secondes pour parvenir à un tassement de 25 mm pour 540. 70 25201 2096863 9 La courbe 2 montre que la consistance du mélange n'évolue pas pendant plus de 10 minutes, mais qu'ensuite elle augmente très rapidement, le début de prise du sable, défini comme indiqué ci-dessus, se situant 20 mn après la coulée. 5 En comparant ces deux courbes, on constate que le mélange a subi un affaissement important et s'est par conséquent densifié avant que sa prise ne commence. La courbe 4 montre que la perméabilité du mélange est nulle pendant 2 minutes 30 secondes et qu'elle croît ensuite 10 très rapidement: On peut soumettre le sable à des sollicitations mécaniques répétées, soit en le vibrant à l'aide d'un vlbrateur extérieur d'un aiguille, d'une table vibrante ou autre, soit en le secouant au moyen d'une table à secousses par exemple. Si ces 15 sollicitations sont appliquées 2 minutes 30 secondes après la coulée c'est-à-dire lorsque la perméabilité commence à évoluer, mais que la prise n'est pas encore commencée, l'expérience confirme que le tassement du mélange est beaucoup plus important que naturellement : il passe de 25 mm à 125 mm. Dans ces conditions, 20 le sable devient plus dense qu'auparavant puisque sa densité apparente est de 1,57 au lieu de 1,38 obtenue par tassement naturel. De plus, on peut noter en se référant à la courbe 3 que cette densi-fication, si elle a pour effet immédiat d'augmenter légèrement la consistance, n'a cependant pas pour effet de déclencher la prise 25 puisque la consistance reste constante un certain temps après la vibration et ne commence à augmenter qu'au bout de 20 minutes c'est-à-dire un certain temps après le début de la perméabilité. EXEMPLE_2 (figure 2) On fabrique un sable liquide avec les mêmes composants 30 Que dans l'exemple 1, mais avec 2,5 kg de laitier de haut fourneau au lieu de 3,5 kg, et en utilisant comme agent tensio-actif 8 g de di-isopropylbenzènesulfonate de sodium. Les courbes 1 à 4 obtenues sont représentées dans la figure 2. Ces courbes confirment les résultats de l'exemple 1, 35 à savoir : - que le sable s'affaisse et se densifie avant de prendre (comparaison des courbes 1 et 3)' 70 25201 2:096863 10 - que le début de prise se situe encore après le moment où apparaît la perméabilité (comparaison des courbes 3 et 4), ce qui permet d'accroître la densification en vibrant le sable dès qu'il devient perméable. ej D'autre part, l'affaissement de la mousse se produit plus tard que dans l'exemple 1, ce qui laisse plus de temps pour couler le sable pendant qu'il est encore fluide. EXEMPLE^ (figure 3) On fabrique un sable liquide avec les mêmes composants que dans l'exemple 1, mais en utilisant comme agent tensio-actif un mélange de 25 g de monoisopropylbenzènesulfonate de sodium et 5 g de dii.sopropylbenzènesulfonate de sodium. Les courbes 1 à 4 obtenues sont représentées dans la figure 3- Ces courbes confirment les résultats obtenus précédem-ment et montrent qu'en utilisant le mélange tensio-actif de cet exemplé, on se trouve dans des conditions particulièrement favorables à l'obtention de moules en sable liquide selon l'invention. En effet l'affaissement de la mousse ne se produit qu'au bout de 4 minutes environ, ce qui laisse le temps de couler 2q le sable. D'autre part, la prise du sable ne commence que 20 minutes après le moment où le sable devient perméable, ce qui permet de le vibrer pour accroître sa densité, avant qu'il ne prenne. EXEMPLE_4 (figure 4) On fabrique un sable liquide avec les mêmes composants 25 que dans l'exemple 1 mais en utilisant comme agent tensio-actif un mélange de 60 g de monoisopropylbenzènesulfonate de sodium, et de 20 g de p-toluènesulfonate de potassium constituant l'agent tensio-actif. Les courbes 1 à 4 obtenues sont représentées dans la 30 figure 4. Ces courbes confirment les résultats de l'exemple 1, et montrent d'autre part que l'addition de p-toluènesulfonate de potassium au monoisopropylbenzènesulfonate de sodium dans le mélange tensio-actif permet de retarder le moment où la mousse commence à s'affaisser de 30 secondes à 3 minutes, ce qui laisse 35 plus de temps pour couler le sable liquide. EXEMPLE^ (figure 5) On fabrique un sable liquide de la même façon que dans l'exemple 1 et en utilisant les mêmes composants que dans 70 25201 2096863 11 l'exemple 1, à l'exception de l'agent tensio-actif qui est constitué dans ce cas par : - 9 g de diisopropylbenzènesulfonate de sodium et 12 g de p-toluènesulfonate de potassium. 5 Les courbes 1 à 4 obtenues sont représentées sur la figure 5. Ces courbes confirment les résultats des exemples précédents, à savoir : - que le sable s'affaisse et se densifie avant de prendre (comparaison des courbes 1 et 2) 10 - et que ce sable se densifie davantage lorsqu'il est vibré dès qu'il devient perméable (comparaison des courbes 4 et 3). Par ailleurs, la comparaison des courbes 1 des figures 1 et 5 montre que l'incorporation de p-toluènesulfonate 15 de potassium accentue le tassement du sable. EXEMPLE,6 (figure 6) On fabrique un sable liquide en utilisant les mêmes composants que dans l'exemple 1, mais en utilisant comme, agent tensio-actif un mélange de 14 g de triisopropylbenzènesulfonate 20 de sodium et 20 g de p-toluènesulfonate de potassium. Les courbes 1 à 4 obtenues sont représentées sur la figure 6. Elles montrent que l'affaissement du sable se produit plus tardivement que dans les exemples précédents mais cependant encore avant le début de la prise du sable. 25 EXEMPLE,2 (figure 7) On fabrique un sable liquide avec les composants suivants : - 50 kg de sable siliceux dont la répartition granu-lométrique est comprise entre 50 et 60 A F S 30 - 2,5 kg de laitier provenant de la fabrication des alliages métalliques ferrochrome - 3 kg de silicate de soude dont le module SiOg/NagO est de 2,8 et dont la teneur en matière sèche est de 48 % - 1,3 kg d'eau 35 - 20 g de diisopropylbenzènesulfonate de sodium et 30 g de p-toluènesulfonate de potassium. f t t 70 25201 2096863 12 Les courbes 1 à 4 obtenues sont représentées sur la figure 7. Ces courbes confirment les résultats obtenus avec les exemples 1 à 6, ce qui démontre, que le procédé s'applique non 5 seulement au sable contenant comme agent de prise des laitiers de haut fourneau, mais également au sable dont l'agent de prise est un laitier de ferrochrome. EXEMPLE_8 On fabrique un sable liquide de la même façon que 10 décrit dans l'exemple 1, avec les composants suivants : - 50 kg de sable de granulométrie 100 APS; - 3*5 kg de laitier de haut fourneau, - 3 kg de silicate de soude de module SiO^/NagO égal à 2 et d'une teneur en matière sèche de 51$, 15 - 1,8 kg d'eau, - un mélange de 50 g de monoisopropylbenzènesulfonate de sodium, - 7 g de diisopropylbenzènesulfonate de sodium, et - 40 g de p-toluènesulfonate de potassium, consti-20 tuant l'agent tensio-actif. On obtient ainsi, après la prise du sable, un moule ayant les mêmes propriétés de grande résistance mécanique que ceux obtenus dans les exemples précédents. Cet exemple montre que le procédé selon l'invention est applicable aux sables d'indice 25 de finesse élevé, ce qui est particulièrement avantageux pour la fabrication de moules où l'on coulera des alliagesron ferreux, et qui permettront d'obtenir des pièces présentant "une belle peau". Le procédé de l'invention permet d'accroître la résistance mécanique des moules et noyaux obtenus avec le sable liquide. 3° cette propriété est mise en évidence grâce à des essais décrits ci-dessous et effectués avec le sable liquide de l'exemple 5- Dans une première série d'essais à froid, on s'efforce de déterminer la variation de la résistance à la compression d'éprouvettes de sable liquide de' densité égale à 1,38 en fonction 35 du temps de stockage, à l'abri de l'air et à la température ambiante (22°C). Plusieurs éprouvettes identiques sont obtenues en versant dans autant de tubes qu'il faut effectuer de mesures 70 25201 2096863 (huit par exemple) le sable liquide sortant du malaxeur. Chaque tube de diamètre 50,8 mm et de hauteur 50*8 mm est muni d'une réhausse et le sable qui y est versé est chargé de façon à être soumis pendant 15 minutes à une pression de 65 millibars corres-5 pondant à celle engendrée dans les essais précédents par la colonne de sable de 500 mm surmontant la galette. Au bout de ce temps, la réhausse est enlevée et le tube est arasé, puis, une heure après la coulée, les éprouvettes sont extraites des tubes et conservées à l'abri de l'air. La densité de ces éprouvettes 10 est de 1,38 comme précédemment. De trois heures en trois heures, une éprouvette est soumise à un essai de résistance à la compression classique sur une presse dynamométrique par exemple. La charge de rupture lue p est exprimée en daN/cm . 15 La courbe 8 de la figure 8 illustre la variation de cette résistance R portée en ordonnées en fonction du temps t porté en abcisses et exprimé en heures. Une deuxième série d'essais à froid est effectuée de la même manière sur des éprouvettes de sable liquide dont la 20 densité est de 1,57. Chaque éprouvette ayant le même volume que les autres est obtenue en versant dans un tube de diamètre 50,8 mm, un poids de sable correspondant à ce volume et à cette densité, puis en pressant pour obtenir la hauteur de 50,8 mm. Les essais de résistance effectués sur ces éprouvettes 25 de densité 1,57 permettent d'obtenir la courbe 9 sur la figure 8. Dans une troisième série d'essais à froid, on s'efforce de déterminer à la température ambiante (22°C) la variation de la résistance à la compression en fonction de la densité du sable et au bout d'une durée constante après la coulée du sable : 30 On utilise alors des éprouvettes fabriquées avec le même sable et de la même matière que dans la deuxième série d'essais, mais en faisant varier la quantité de sable pressée dans les tubes de façon que les densités apparentes desdites éprouvettes soient différentes de l'une à l'autre, 35 La courbe 10 de la figure 9 illustre la variation de la résistance mécanique des éprouvettes atteintes une heure après la coulée, en fonction de la densité d de ces éprouvettes. 70 25201 2096863 14 La courbe 11 de la figure 9 illustre la même variation vingt-quatre heures après la coulée. L'analyse de ces courbes 8 à 11 montre que î - plus la densité du sable est grande, plus la résis-5 tance mécanique atteinte est élevée, - plus la densité du sable est grande, plus une résistance donnée est atteinte rapidement. Dès lors, on peut évacuer plus tôt les moules ou noyaux de 1'aire de coulée du sable. On peut couler le métal 10 ou alliage métallique plus tôt, c'est-à-dire dès qu'une résistance suffisante du sable est atteinte et par conséquent sans attendre qu'elle parvienne à son maximum. On peut obtenir des moules p beaucoup plus résistants (25 daN/cm au bout de 2^ heures au lieu p de 12 daN/cm pour les sables silico-argileux étuvés, et suscepti-15 bles par conséquent de supporter des pressions ferrostatiques plus élevées et des expansions plus intenses. On peut, lorsqu'une résistance plus faible est suffisante, économiser sur le coût des matières premières en réduisant la proportion de liant utilisé. On peut, à résistance égale du moule, réduire l'épaisseur des 20 parois et diminuer ainsi la quantité de sable liquide nécessaire (400 kg par tonne de métal au lieu de 600 avec les sables liquides connus). Tous ces résultats sont particulièrement avantageux car ils permettent en fin de compte de réduire le prix de revient 25 d'une coulée de métal. Dans une quatrième série d'essais à chaud, on s'efforce de déterminer la variation de la résistance à la compression à chaud (1200°C) en fonction de la densité. Les éprouvettes utilisées pour ces essais sont obtenues 30 en coulant directement à la sortie du malaxeur du sable liquide dans des tubes de diamètre 28,6 mm et de hauteur 50,8 mm, ces tubes étant munis de réhausses. Le sable est soumis à une pression de 65 g/cm .: Indépendamment les uns des autres, les tubes sont vibrés plus ou moins longtemps et. au moment convenable, de façon 35 à obtenir des éprouvettes de densités différentes. 15 minutes après la coulée du sable, les réhausses sont enlevées et les tubes sont arasés. Une heure après la coulée, les éprouvettes sont extraites des tuoes et stockées à l'abri de l'air pendant 24 heures. 70 25201 15 2096863 Chaque éprouvette est alors Introduite dans un four porté à une température de 1200°C et, au bout de j50 secondes, elle est soumise à une charge de compression croissante jusqu'à rupture A cet effet, on peut utiliser l'appareil Thermolab Dilatometer 5 n° 753 fabriqué par Dietert. De toute façon, on note la charge de rupture à la compression de l'éprouvette à une température de 1200°C et on l'exprime comme précédemment en daN/cm^ pour représenter une résistance à la compression R à chaud. La courbe 12 de la figure 10 illustre la variation 10 de cette résistance R à chaud, portée en ordonnées, en fonction de la densité des éprouvettes portée en abaisses. Cette courbe montre que la résistance à chaud croît avec la densité des éprouvettes. Or, on sait que, plus la résistance à chaud du sable 15 est élevée, plus précise est la géométrie de la pièce obtenue et meilleures sont sa compacité et sa structure. De tels sables sont donc particulièrement appropriés à la coulée de pièces en fonte graphitique ou de pièces hautes en tout alliage. En outre, l'expérience montre, d'une part, que la 20 surface interne du moule exempte de barbotine est très lisse et par conséquent que l'aspect de la peau de la pièce est excellent, d'autre part, que le sable se décoche très facilement après coulée 70 25201 2096863 16 REVENDICATIONS 1 - Procédé pour accroître la résistance mécanique des moules et noyaux de fonderie fabriqués à partir d'un sable liquide autodurcissant comprenant un sable réfractaire, un liant, 5 un agent de prise du liant, un liquide et un agent de surface, caractérisé en ce qu'après coulée du sable on densifie ce sable en utilisant un agent de surface qui engendre une mousse dont la durée de persistance c'est-à-dire le temps s'écoulant avant qu'elle œmmence à s'affaisser est inférieure au temps s'écoulant avant le 10 début de la prise du sable. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour accroître la densification, on applique une pression sur le sable entre le moment où le sable devient perméable et le moment où la prise commence. 15 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour accroître la densification, on soumet le sable à des sollicitations mécaniques répétées par vibrations, secousses ou autres, entre le moment où le sable devient perméable et le moment où la prise commence. 20 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour accroître la densification, on applique une pression sur le sable et on soumet le sable à des sollicitations mécaniques répétées par vibrations, secousses ou autres, entre le moment où le sable devient perméable et le moment où la prise 25 commence. 5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, applicable aux sables liquides autodurcissants dont le liant est un silicate alcalin, caractérisé en ce qu'on utilise comme agent de surface un alkylbenzènesulfonate alcalin de formule : 30 SO-jMe 35 Rl (dans laquelle Me représente un atome de métal alcalin et dans laquelle R-^, R^, R^ représentent chacun un atoae d'hydrogène ou un groupe alkyle de 1 à 3 atomes de carbone et occupent une position 70 25201 2096863 17 quelconque sur le noyau benzénique par rapport au groupe sulfonate) ou un mélange de deux ou plusieurs alkylbenzènesulfonates répondant à la formule ci-dessus, dans la proportion en poids de 0,01 à 2% par rapport au poids total du sable liquide. 5 6 - Procédé selon la revendication 5* caractérisé en ce que l'agent de surface est un monoisopropylbenzènesulfonate alcalin. 7 - Procédé selon la revendication 5* caractérisé en ce que l'agent de surface est un diisopropylbenzènesulfonate 10 alcalin. 8 - Procédé selon la revendication 5* caractérisé en ce que l'agent de surface est un mélange de mono- et de di-isopropylbenzènesulfonates alcalins. 9 - Procédé selon la revendication 5* caractérisé 15 en ce que l'agent de surface est un mélange de p-toluènesulfonate de potassium, d'un monoisopropylbenzènesulfonate alcalin et/ou d'un diisopropylbenzènesulfonate alcalin et/ou d'un tri-isopropyl-benzènesulfonate alcalin. 10 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 9* 20 caractérisé en ce que l'agent de prise est un laitier de haut fourneau. 11 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 9* caractérisé en ce que l'agent de prise est un laitier de ferrochrome .