Brevet FR2133509A1 — publié le 19721201

La présente invention concerne la fonderie, notamment les procédés de fabrication de moules et de noyaux de fonderie, dans lesquels on met en oeuvre des mélanges autodurcissants plastiques ou liquides. L'invention peut etre appliquée avec un maximum d'efficacité à la fabrication de moules et de noyaux de grandes dimensions. Quand on utilise de tels moules et noyaux fabriqués par le procédé connu, on se heurte à des difficultés liées au fait que ces moules et -ces noyaux ont tendance à se déformer aux hautes températures. Ce phénomène est observé, par exemple, dans le cas où l'on utilise un mélange de réfractaire broyé tel que le sable quartzeux, l'olivine, le zircon, servant de charge et qui est désigné dans la suite de la présente description par le terme "sable de fonderie" , de silicate de sodium faisant office de liant, de silicate dicalcique ou de produits en contenant.En outre, on emploie de l'eau et on peut utiliser un agent moussant (voir, par exemple, le brevet français N01 .342.529, le brevet anglais N01.085.651, la demande de brevet allemand publiée N01.249.461). te procédé comprend une opéra tion de moulage et de noyautage avec le mélange obtenu et de durcissement des moules et des noyaux à l'air. La durée de durcissement est relativement grandie se situe entre 40 et 50 mn. La résistance à la compression des moules et des noyaux obtenus ne dépasse pas 1,5 à 2,0 kg/cm. Le but de la présente invention est de supprimer les difficultés indiquées. Il s'agissait donc de créer un procédé de fabrication de moules et de noyaux de fonderie avec un mélange autodurcissant à l'air, dans lequel le liant assurerait une amélioration notable des caractéristiques physico-mécaniques des moules et des noyaux. Suivant l'invention on utilise, en tant que liant l'acide orthophosphorique avec le protoxyde de fer ou un produit contenant au moins 30% de protoxyde de fer. Par suite de la réaction de l'acide orthophosphorique et du protoxyde de fer, on obtient des moules et des noyaux à grande résistance mécanique. De plus, la vitesse de durcissement augmente notablement. tes opérations et leur séquence dans le procédé faisant l'objet de l'invention sont analogues à celles du procédé décrit plus haut. t'effet maximal est obtenu quand le pourcentage d'acide orthophosphorique est compris entre 2,0 et 10,0% du poids du sable de fonderie En tant que produit contenant du protoxyde de fer, il est avantageux d'utiliser la calamine de fer, car parmi les produits contenant un haut pourcentage de protoxyde de fer (jusqu'à 70%), c'est celui que lton se procure le plus facilement. La quantité de protoxyde deXfer la plus avantageuse dans le liant se situe entre 1,5 et 6.0 du poids du sable de moulage. Une augmentation supplénentaire de la résistance mécanique des moules et des noyaux est obtenue en ajoutant au liant de l'oxyde ou de l'hydroxyde d'un métal tel que le calcium, le cadmium, le zinc, le cuivre. tes essais ont montré qu'une quantité d'oxyde ou d'hydroxyde comprise entre 0,005 et 0,12% du poids du sable de moulage, est suffisante. tes constituants sus-indiques permettent d'obtenir des mélanges plastiques. Si lton ajoute en outre au liant un agent moussant, les mélanges obtenus sont liquides. L'agent moussant convenant le mieux est l'alcoylarylsulfonate de sodium, par exemple le sel de Itacide butylnaphtalènesulfonique. Une quantité de ce sel allant de 0,1 à 1 ,o% du poids du sable de moulage suffit. tes memes propriétés que celles conférées par l'oxyde ou l'hydroxyde indiqué peuvent être données au mélange plastique par un polyalcool de la série aliphatique. Un tel alcool peut être l'éthynène-glycol, le diéthylène-glycol, le propylène-glycol ou la glycérine. 'effet désiré peut être obtenu en ajoutant une quantité de polyalcool se situant entre 0,5 et 3,0% du poids d sable de moulage. te protoxyde de fer est introduit dans le mélange à l'état finement broyai. La finesse de broyage ou la valeur de la surface spécifique déterminée par filtration d'air à travers la couche de produit broyée et calculée par la méthode 2 dite de Kozeny-Karmand est de 500 à 3000 cm /g. Plus la valeur de la surface spécifique est élevée, plus la vitesse de durcissement du mélange et la résistance mécanique des moules et des noyaux obtenus sont grandes. Outre le calamine de fer, on peut aussi utiliser des concentrés de magnétite, ilménite, sidérite, ainsi que la chromite. Toutefois,- quand on utilise ces produits, la résistance mécanique du mélange et sa vitesse de durcissement sont tributaires de la quantité de protoxyde de fer qusil contient.Il va de soi que plus la teneur de ces produits en protoxyde de fer est élevée, plus la résistance mécanique et la vitesse de durcissement du mélange sont grandes. La concentration d'acide orthophosphorique peut se situer entre 70 et 80%. Toutefois, il ne faut pas perdre de vue que pour les concentrations plus élevées-, la résistance mécanique du mélange et sa vitesse de durcissement augmentent. Un avantage notable de la présente invention consiste en ce que la stabilité thermique des moules et des noyaux s'accot de 2 à 3 fois, avec une augmentation simultanée de la vitesse de durcissement de 4 à 5 fois. te décochage des pièces moulées est notablement facilité. Plus bas on donne des exemples non limitatifs de réalisation du procédé faisant l'objet de l'invention. Exemple 1. On a mélangé pendant 1 à 2 mn 92,0 parties, en poids, de sable avec 8,0 parties, en poids, de calamine 2 de fer finement broyée, à surface spécifique de 2000 cm ayant une teneur en protoxyde de fer de 50Lo. On a ajouté au mélange sec ainsi préparé 5,0 parties, en poids, d'acide orthophosphorique à concentration de 40%, le tout a été brassé pendant iman. On a obtenu un mélange plastique avec lequel on a confectionné, parunpmcéAé connu, un noyau ou un moule, qui a ensuite été laissé à l'air pendant 7 mn pour durcir. Au bout d'une heure. de durcissement, la résistance du mélange à la compression était de 5,0 kg/cm, au bout de 24 h elle a atteint 7,0 kg/cm. Exemple 2. On a mélangé pendant 1 à 2 mn 94,5 parties, en poids, de sable avec 5,5 parties, en poids, de calamine de fer finement broyée, à surface spécifique de 2000 cm2/g, ayant une teneur en protoxyde de fer de 50%. On a ajouté au mélange sec ainsi préparé 8,0 parties, en poids, d'acide orthophosphorique à concentration de 35% et 0,15 partie, en poids, de sel sodique de l'acide butylnaphtalène-sulfonique, et on a continué à brasser pendant 1 à 1,5 mn. On a obtenu un mélange liquide à persistance de la mousse égale à 13 mn. te mélange a été versé dans des botes à noyaux ou sur des modèles et laissé à l'air pendant 20 mn pour durcir. Au bout d'une heure de durcissement, la résistance mécanique 2 du mélange à la compression était de 5,0 kg/cm , au bout de 24 h elle a atteint 10 kg/cm. Exemple 3. On a mélangé pendant 1 à 2 mn 92,0 parties, en poids, de sable avec 8,0 parties, en poids, de calamine de fer finement broyée, à surface spécifique de 2000 cm/g, ayant une teneur en protoxyde de fer de 50%. On a ajouté au mélange sec ainsi préparé 5,0 parties, en poids, d'acide orthophosphorique à concentration de 40% et 0,01 partie, en poids,d'oxyde deoedmium ; le tout a été brassé pendant J minute. Avec le mélange obtenu on a confectionné, par un procédé connu, un noyau ou un moule qui a été laissé à l'air pour durcir. te déboitage du noyau ou le démoulage devient possible au bout de 7mn. Au bout d'une heure de durcissement, la résistance mécanique du mélange à la compression était de 7,5 kg/cm, au bout de 24 h elle a atteint 16,0 kg/cm. Exemple 4. On a mélangé pendant 1 à 2 mn 94,5 parties, en poids, de sable avec 5,5 parties, en poids, de calamine de 2 fer finement broyée, à surface spécifique de 1700 cm ayant une teneur en protoxyde de fer de 50%. On a ajouté au mélange sec ainsi préparé 8,0 parties, en poids, d'acide orthophosphorique à concentration de 35% ainsi que 0,01 partie , en poids, d'oxyde cuivrique et 0,15 parties, en poids, de sel sodique de l'acide butylnaphtalène-sulfonique; le tout a été brassé pendant 1 à 1,5 mn. On a obtenu un mélange liquide dont la mousse avait une persistance atteignant 10 mn. te mélange a été versé dans des botes à noyaux ou sur des modèles et laissé à l'air pendant 15 mn pour durcir. Au bout d'une heure de durcissement, la résistance mécanique du mélange à la compression était de 7,0 kg/cm, au bout de 24 h elle a ateint 13 kg/cm. Exemple 5. On a mélangé pendant 1 à 2 mn 92,0 parties, en poids, de sable et 8,0 parties, en poids, de calamine de fer finement broyée, à surface spécifique de 2000 cm/g, ayant une teneur en protoxyde de fer de 5000. On a ajouté au mélange sec ainsi préparé 2,7 parties, en poids, d'acide orthophosphorique à concentration de 80% et 2,3 parties, en poids,. d'éthylèneglycol; on a brassé le tout pendant 1 mn. On a obtenu un mélange plastique avec lequel on a confectionné, par un procédé connu, un noyau ou un moule qui a ensuite été laissé à l'air pendant 5 mn pour durcir. Au bout d'une heure de durcissement, la résistance mécanique 2 du mélange à la compression était de 8 kg/cm , au bout de 24 h elle a atteint 14 kg/cm. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentes qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Un procédé de fabrication de moules et de noyaux de fonderie, du type consistant à préparer un mélange de sable de fonderie et de liant, à exécuter avec le mélange ainsi obtenu des moules et des noyaux et à laisser séjourner ensuite ces moules et ces noyaux pour qu'ils durcissent, caractérisé en ce que le liant contient de l'acide orthophosphorique et du protoxyde de fer, ou bien un produit contenant au moins 30% de protoxyde de fer. 2.- Un procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité d'acide orthophosphorique engagée est de 2,0 à 10,0o du poids du sable de fonderie. 3.- Un procédé suivant ltune des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit produit contenant du protoxyde de fer est la calamine de fer. 4.- Un procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la quantité de protoxyde de fer dans le liant est de 1,5 à 6,0% du poids du sable de moulage. 5.- Un procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le liant contient en outre de l'oxyde ou de l'hydroxyde d'un métal tel que le calcium, le cadmium, le zinc, le cuivre. 6.- Un procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la quantité d'oxyde ou d'hydroxyde de métal engagée est de 0,005 à 0,1% du poids du sable de moulage. 7.- Un procédé suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le liant contient en outre un agent moussant. 8.- Un procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la quantité de moussant engagée est de 0,4 à 1,0% du poids du sable de moulage. 9.- Un procédé suivant l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que le moussant est de l'alcoylarylsulfonate de sodium. 10.- Un procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le liant contient en outre un polyalcool de la série grasse. 11.- Un procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le polyalcool de la série grasse est l'éthylèneglycol, le diéthylène-glycol, le propylène-glycol ou la glycérine. 12.- Un procédé suivant l'une des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que le polyalcool de la série grasse est introduit à raison de 0,5 à 3,0% du poids du sable de moulage. 13.- Un liant destiné à former avec le sable de fonderie un mélange servant à la préparation de moules et noyaux de fonderie par le procédé suivant l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il contient de l'acide orthophosphorique et du protoxyde de fer ou bien un produit contenant au moins 30ç0 de protoxyde de fer. 14.- tes moules et les noyaux de fonderie, caractérisés en ce qu'ils sont obtenus par le procédé suivant l'une des revendications 1 à 12.