Brevet FR2138356A1 — publié le 19730105

L'invention concerne,en fonderie,un nouveau procédé pour obtenir le durcissement des sables liés au silicate de soude, et l'appareillage correspondant à ce procédé. Le durcissement par le gaz carbonique des jables ou matériaux de moulage divers liés par du silicate de soude est une opération très largement répandue en fonderie depuis une dizaine d'années. Le principe en est que les grains de sable siliceux mélangés à du silicate de soude forment une pâte très plastique qui s'applique facilement sur les modèles ou boites à noyaux; le passage du gaz carbonique transforme par hydrolyse le silicate de soude en gel de silice qui colle les grains de sable siliceux entre eux,et après un temps de réaction qui peut ne pas exder 15 secondes la masse de sable a sa forme définitive. La réaction se poursuit ensuite pour donner une masse très rigide,précise,indéformable,et l'absence de produits organiques dans la composition globale permet des applications avec des métaux tres réactifs. La réaction globale est du type: Dans les procédés actuellement connus, le C02 est introduit - ou par aiguille avec un trou d'injection tous les 100mm environ, - ou par ventouse, - ou par canalisation percée noyée dans le sable, - ou par l'intermédiaire de la plaque modèle creuse munie de gicleurs-filtres et jouant le rôle d'un réservoir de C02etc. Dans tous ces cas,le C02 est soumis à une circulation forcée dans le sable d'où il chasse l'air. Bes pertes sont élevées,la réaction théorique consommerait environ un poids de C02 égal à 0,5 du poids de sable mis en oeuvre,les teneurs en silicate était de 3 à 5. Mais les consommations en CC2 par le fait des pertes signalées sont de 2 à 4,5 du poids de sable. Le CC2 utilisé dans la réaction n'est eonc que de 10 à 25sS du C02 mis en oeuvre. Par ailleurs, les dispositifs décrits se prêtent difficilement à la mécanisation, parce qìe - les aiguilles et ventouses exigent une opération manuelle, - les canalisations incluses dans le mole gênent les opé rations de décochage - les plaques modèles creuses d'un prix élevé, d'un entre tien délicat par le colmatage des filtres, assurent de ce fait des répartitions des débits de C02 variables aux différents points. L'invention a en conséquence pour but un procédé de durcissement des sables liés au silicate de soude, qui dune part réduit considérablement les pertes de C02, et qui d'autre part est mécanisé, et éventuellement automatisé. Succinctement, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que le durcissement est effectué dans une enceinte fermée et en trois phases : une phase sous vide, une phase sous pression de C02, et une phase de récupération du C02 non utilisé dans la réaction de durcissement. La phase sous vide élimine 11 air, qui gênerait la diffusion du C02 dans le sable. La phase sous pression de C02, peut par exemple être opérée sous us pression de 2 bars et durer environ 1 minute pour un moule de 400 x 400 mm. La phase de récupération du C02 se justifie delle-même. Selon opportunité, le volume superflu de ladite enceinte fermée peut être occupé par un ou plusieurs sacs gonflables, réduisant à la demande les volumes morts de l'enceinte. Une exécution de 11 invention, et son fonctionnement, seront décrits en se référant aux figures 1 et 2, données à titre d'exemples non limitatifs, qui sont des coupes schématiques, la figure 1 en élévation et la figure 2 en plan. L'enceinte 1 peut être close par une porte 2, coulissant verticalement sous l'action d'un vérin 3 ; l'étanchéité en position fermée est assurée par des vérins 4 et des joints 5. Un convoyeur à rouleaux 6 transporte les charges jusque dans l'enceinte i ; un contact 7 est actionné par la charge en place 8 ; un sac gonflable 9 occupe l'espace mort autour de la charge 8 dans l'enceinte 1. Une pompe à vide Il et une électrovanne 12 commandent le vidage d'air hors de l'enceinte 1. Une arrivée 13 de C 2 sous pression, une pompe à vide 14, et une électrovanne 15, commandent la mise sous pression de C02 puis son vidage. Un vérin 17 évacue la charge 8 hors de l'enceinte 1. On décrira maintenant le fonctionnement de cette exécution de l'invention. Le vérin 3 ayant ouvert la porte 2, la charge 8, composée de la plaque modèle, du châssis, avec le sable et le silicate, est introduite par le convoyeur 6 dans l'enceinte 1. La charge 8 en place, c'est-à-dire en-butée sur la tête du vérin 17, actionne le contact 7, qui commande la descente de la porte 2 par le vérin 3, puis l'application de la porte 2 sur ses joints 5 par les vérins 4.Les vérins 4 en fond de course mettent en route la pompe à vide Il ; lorsque la pression d'air est suffisamment réduitg par exemple à 30 mm de mercure, la mise sous vide est maintenue, par 1' électrovanne 12, pendant par exemple encore une minute. Ensui- te l'électrovanne 15 envoie dans l'enceinte 1 du C02 sous pression, par exemple sous 2 bars, cette phase sous pression durant par exemple 1 minute. Suite la pompe 14 et l'électrovanne 15 récupèrent le C 2 non utilisé, par exemple jusqu'à une pression résiduelle de 50 mm de mercure. L'électrovanne 15 est alors fermée, et l2air admis par l'électrovanne 12 ; les vérins 6 sont rétractés, la porte 2 relevée par son vérin 3, et la charge 8 évacuée sur le convoyeur 6 par le vérin 17. Parmi les avantage qu'apporte ce procédé selon l'invention, on notera - la mécanisation totale possible, le cycle étant entiè rement programmé et déclenché par 1' arrivée de la char ge dans ltenceinte, - la reproductibilité des opérations, - l'économie de CO2, la quantité consommée étant celle nécessaire à la réaction, car le mouvement du C02 se fait par pompe en circuit fermé. REVENLICÂTIONS lo Procédé pour obtenir, en fonderie, le durcissement des sables liés au silicate de soude, dans lequel le durcissement est effectué dans une enceinte fermée et en trois phases une phase sous vide, une phase sous pression de C02, et une phase de récupération du C02 non utilisé dans la réaction de durcissement, caractérisé en ce que la phase sous vide est opérée sous une pression de l'ordre de 30mm de mercure et maintenue pendant une durée de l'ordre de i minute, la phase sous pression de C02 est opérée sous une pression de l'ordre de 2 bars et poursuivie pendant une durée de l'ordre de une minute, et la phase de récupération du C02 est opérée jusqu'à une pression résiduelle de l'ordre de 50mm de mercure, 20- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par l'emploi d'une enceinte 1, à porte 2 coulissant verticalement sous l'action d'un vérin 3, avec étanchéité par vérins 4 l'appayant sur des joints 5, d'un convoyeur à rouleaux 6 amenant la charge 8 dans l'enceinte 1 avec un contact 7 de fin de course, d'une pompe à vide 11 et d'une électrovanne 12 pour l'air, d'une arrivée 13 de C02 sous pression, d'une pompe à vide 14 et d'une électrovanne 15 pour le C02, et d'un vérin 17 pour l'évacuation en fin de traitement de la charge 8 (figure l)o 30- Procédé selon l'une des revendications précédentes, avec élimination des volumes superflus de ladite enceinte fermée, caractérisé en ce que cette élimination est effectuée au moyen de sacs gonflables. 4.- Appareillage correspondant au procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une enceinte 1, à porte 2, coulissant verticalement sous l'action d'un vérin 3, avec étanchéité par vérins 4 l'appuyant sur des joints 5, un convoyeur à rouleaux 6 amenant la charge 8 dans l'enceinte 1 avec un contact 7 de fin de course, une pompe à vide 11 et une électrovanne 12 pour l'air, une arrivée 13 de C 2 sous pression, une pompe à vide 14 et une électrovanne 15 pour le C02, et un vérin 17 pour l'évacuation en fin de traitement de la charge 8 (figure 1)