Brevet FR2193880A1 — publié le 19740222

L'invention se rapporte à l'inoculation et à la nodulisation des fontes. Dans la fabrication de pièces de fonderie par coulée dans les moules, il est connu d'introduire en faible quantité des ferro-alliages complexes, soit avant la coulée (nodulisation et pré-inoculation), soit dans le chenal d'amenée du métal fondu dans le moule (post-inoculation). La présente invention concerne plus précisément la fabrication d'agents d'addition (généralement appelés "inserts") destinés à la nodulisation et à l'inoculation dans les moules. Ces inserts sont habituellement constitués d'alliages nodulisants et/ou inoculants élaborés au four électrique à partir de leurs constituants et coulées. Or, la coulée de ces alliages ne permet pas d'obtenir une pièce de forme régulière et de composition contrôlable. Il serait cependant souhaitable de pouvoir mal- triser rigoureusement la forme, les dimensions et la composition des inserts, ces paramètres devant varier en fonction des nuances de fonte que l'on désire élaborer. L'invention propose de résoudre ce problème en élaborant des inserts par mélange et mise en forme, par agglomération sous pression, de fines constituant des déchets dans les opérations classiques de fabrication des alliages inoculants et/ou nodulisants. Il convient de souligner, en effet, que la fabrication traditionnelle de ce genre d'alliages par coulée, en vue d'applications diverses, comporte des opérations de broyage et de calibrage à l'issue desquelles on obtient normalement de 10 à 15% en poid de fines, non récupérées actuellement, leur granulométrie étant telle (inférieure à lmm par exemple), qu'elles ne peuvent, en pratique, faire l'objet d'une nouvelle fusion, laquelle entraine- rait notamment une perte au feu trop considerable. Suivant l'invention, ces fines sont mélangées, dans des proportions définies en vue d'obtenir la composition finale désirée, et leur mise en forme par agglomération sous pression avec un liant minéral, de préférence du silicate de sodium, permet d'élaborer des inserts ayant la composition, la forme et les dimensions optimales en fonction des nuances de fonte à élaborer. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-apres. Le procédé suivant l'invention consiste à mélanger des fines de différentes qualités en proportions telles qu'on obtienne une composition comprise dans la gamme suivante Si : 50-75% Mg : 0-20% Ba : 0-10% Mn : 0-15% Ca : 0-15% Ce : 0-20% AI : 0-6% Cr : 0-40% Cu : 0-50X Fe : solde Le choix des proportions et des qualites de fines dépendra de la nuance de fonte à élaborer (structure ferritique, perlitoferritique ou perlitique pour la fonte à graphite sphéroïdal ou lamellaire) et de l'épaisseur de la pièce de fonderie. On ajoute au mélange de fines retenu du silicate de sodium (lequel présente la qualité essentielle de ne donner aucune reaction défavorable avec les metaux) en proportions comprises entre 0,1 et 1% en poids et, de préférence, 0,5% environ. (On remarquera que ces proportions sont très faibles). On effectue une mise en forme par moulage sous presse, avec une pression de l'ordre de 1 tonne par cm2. La distribution des poudres composantes dans le moule peut être effectuée au moyen de dispositifs automatiques, permettant un moulage à cadence rapide. A titre de variante, on peut operer la mise en forme par extrusion. Les inserts mis en forme (par exemple des comprimés de 25 cm de diamètre et de 12mm d'épaisseur, ou des plaquettes de dimensions diverses) sont ensuite traités thermiquement par passage dans un tunnel chauffant à l'infra-rouge, par exemple pendant 5 minutes et à une temperature de 1500C environ. Ce traitement consolide la prise du liant. Les inserts ainsi obtenus sont introduits dans le moule de fabrication de la pièce de fonderie, avantageusement dans le chenal de coulée, soit directement, soit sur un filtre céramique. Grâce à la forme géométrique précise des inserts obtenus par ce procedé, leur introduction dans le moule de fonderie peut se faire au moyen de dispositifs automatiques. On donne ci-après trois exemples d'application Exemple l : Fonte à graphite sphéroïdal La fonte de base a la composition suivante C : 3,80% Si : 2,359 Mn : 0,25% S : 0,010% P : 0,04% Fe : solde On utilise comme nodulisant un alliage FeSiMg contenant 5g de Mg, et comme inoculant un alliage ayant la composition suivante: Si : 60-65X Mn : 9-12X Ca : 1,5-32 Ba : 4-6X Al : 1-1,5% Fe : solde Dans le procéde classique, les caractéristiques mécaniques de la fonte obtenue sont les suivantes Résistance à la traction : 43,2 daN/mm2 Limite élastique : 30,4 daN/mm2 Allongement : 17,5% Avec une nodulisation ou une post-inoculation pratiquées au moyen d'un insert réalisé suivant l'invention, elles deviennent Resistance à la traction : 45,1 daN/mm2 Limite élastique : 32,3 daN/mm2 Allongement : 20% La structure obtenue avec l'insert présente une augmentation du nombre des nodules, une tendance accrue à la ferritisation et une quasi-disparition de la perlite. Exemple 2 On part d'une fonte de base ayant la composition suivante C : 3,602 Si : 2,20X Mn : 0,30% S : 0,010% P : 0,03% Cr : 0,03% Fe : solde On utilise le même nodulisant et le même inoculant qu'à l'exemple 1. En l'absence de post-inoculation, on obtient les ca ractéristiques mécaniques suivantes Résistance à la traction : 45,6 daN/mm2 Limite élastique : 32,1 daN/mm2 Allongement : 17,2% Avec post-inoculation pratiquée conformément à l'invention, on obtient : Résistance à la traction : 46,9 daN/mm2 Limite élastique : 33,8 daN/mm2 Allongement : 18,0X Exemple 3 : Fonte à graphite lamellaire La fonte de base a la composition suivante C : 3,20% Si : 1,70g Mn : 0,70X S : 0,08% P : 0,05% Fe : solde L'élaboration s'effectue au four électrique à induction, et l'on ne procède à aucune inoculation avant coulée. En l'absence de post-inoculation, la structure du produit final presente de nombreux carbures, et des lamelles de graphite peu nombreuses. La post-inoculation pratiquée conformément à l'invention, donne une structure fine uniquement pêrlitique, avec absence de carbure et presence de nombreuses petites lamelles de graphite. Il va de soi que diverses modifications pourront être apportées au procédé décrit, sans s'écarter de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication d'inserts destinés à l'inoculation et/ou à la nodulisation des fontes, caractérisé par le mélange, en proportions définies en fonction de la nuance de fonte à élaborer et des dimensions de la pièce de fonderie, de fines provenant de la fabrication d'alliages inoculants et/ou nodulisants, et par la mise en forme sous pression en présence d'un liant minéral. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise comme liant du silicate de sodium dans la proportion de 0,1 à 1% en poids. 3 - Procédé suivant la revendication 2, caractérisé par une proportion de liant voisine de 0,5%. 4 - Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par une mise en forme par moulage sous une pression de l'ordre de 1 tonne par cm2. 5 - Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par une composition d'alliage comprise dans la gamme suivante Si : 50-75% Mg : 0-20% Ba : 0-10% Mn : 0-15% Ca : 0-15% Ce : 0-20% Al : 0-6% Cr : 0-40% Cu : 0-50% Fe : le solde