Brevet FR2160767A1 — publié le 19730706

La présente invention est relative au coulage des métaux, et plus particulièrement du fer et de l'acier, dans des moules de sable. Dans plusieurs types de moules bien connus, la cavité du moule est délimitée par une matière de moulage constituée essentiellement par du sable. Ledit sable est habituellement humides dissipant par suite la chaleur du métal fondu trop rapidement que pour pouvoir obtenir une vitesse de refroidissement uniforme dans l'ensemble de la pièce moulée. Lorsque cette dernière se trouve décochées le sable demeure sous la forme d'une masse fortement agrégée, et ne pouvant être habituellement réutilisée sans subir un processus supplémentaire. Un autre inconvénient attaché à ce type de moule réside dans la grande quantité de sable requise, ce qui exclut en règle générale, pour des raisons de prix de revient9 l'utilisation de sables de haute qualité, lesquels seraient susceptibles de donner des pièces moulées de nature supérieure. La présente invention vise à la mise èn oeuvre d'un procédé de fabrication d'un moule, y compris le façonnage contre une empreinte disposée dans un châssis de moulage d'une matière de moulage comportant des corps de fer poreux et du sable contenant un liant dont l'action de liaison est susceptible d'être annihilée par la chaleur, la surface adjacente à l'empreinte étant essentiellement constituée par du sable. Par ailleurs, la présente invention assure l'obtention d'un moule dans lequel la matière de moulage délimite une cavité de moule, ladite matière de moulage comportant des corps de fer poreux répartis tout autour de la cavité du moule, ainsi que du sable contenant un liant dont l'action de liaison peut être annihilée par la chaleur, la surface de liaison de la cavité du moule étant essentiellement constituée par du sable. I1 doit eAtre bien entendu que le terme indéterminé de 'sier" inclut les aciers au carbone ainsi que les aciers faiblement alliés. les corps de fer poreux absorbent l'humidité du sable, si bien que la surface de la cavité du moule présente une faible conductibilité thermique. De même, après que le métal fondu ait été versé dans le moule, l'action de liaison du liant se trouve partiellement annihilée, de telle façon que le sable et les corps non agglutinés puissent entre récupérés après le décochage de la pièce de moulage. La présente invention sera maintenant décrite de façon plus détaillée, à titre illustratif et non limitatif; en référance aux dessins ci-annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue longitudinale verticale en coupe d'un moule conforme à la présente invention; la figure 2 est une vue en coupe verticale d'une partie d'une variante de moule, lors de son façonnage sur une empreinte. La figure 1 représente un moule qui est contenu dans un chassie de moulage supérieur 1 et un châssis de moulage inférieur 2. le moule comprend une partie supérieure 3, une partie inférieure 4 et un noyau 5. Toutes les parties en question sont constituées par du sable 9 contenant un liant décomposable à la chaleur et des blocs ou corps de fer poreux 6, lesquels sont réalisés de préférence à partir d'une éponge de fer. La cavité de moulage 7 est délimitée par des surfaces qui sont entièrement formées par le sable 9, les blocs de fer poreux 6 étant noyés dans le sable. Le volume de la matière de moulage est constitué dans la proportion de l/lOème à 50fiv par du sable, le restant étant occupé par les blocs de fer poreux 6.-Les couches de sable entre la cavité de moulage 7 et les blocs 6 peuvent Qtre très minces, à--savoir d'une épaisseur de l'ordre de 1 à 300 mm.Les grosses pièces coulées ( à savoir d'un poids égal ou supérieur à 50 tonnes) requièrent normalement une couche d'une épaisseur ne dépassant pas 100 mm, alors qu'une couche d'une épaisseur de 1 à 20 mm s'avère Qtre normalement suffisante pour les petites pièces coulées. le but principal du sable est de "lier" la cavité du moule et de former en quelque sorte un ciment entre les blocs de fer poreux qui constituent le corps du moule et du noyau. Une porte 8 est ménagée à la partie supérieure du moule. Du fait de la rigidité du moule et de la lente et uniforme solidification du métal coulé, la nécessité d'alimenter le moule par un apport supplémentaire de métal fondu au cours de la phase de solidification se trouve singulièrement diminuée, ce qui signifie que la porte peut avoir des dimensions relativement petites, ainsi qu'il est représenté sur la figurel, La quantité de liant s'établit de préférence entre 1 et 5% du volume total de sable. Le liant utilisé dans le sable peut être constitué par une substance organique appropriée susceptible de stévaporer ou de se décomposer à la chaleur, telle que du furanne ou un dérivé cellulosique par exemple. Par suite de l'accumulation de chaleur due à la faible conductibilité thermique du sable recuit9 la température dudit sable s'élève à un degré tel au cours du coulage que le liant se trouve outre presque totalement décomposé ou évacué, ce qui permet à son tour de r & updrer le sable de façon extrêmement simple en le faisant passer à travers un filtre équipé d'un cyclone pour la séparation des po'issiree. Ceci se traduit par une diminution substantielle de la consommation de sable.En outre, le volume de sable requis pour chaque sporule se trouve réduit d'environ 1/10ème à 50% du volume utilisé dans un moule classique, ceci étant fonction de la conformation ou profil de la pièce coulée. Par suite de la faible consommation de sable, il devisent possible d'utiliser le même type de sable tant pour le moule que pour le noyau. Il a été mentionné ci-dessus que le sable peut titre récupéré de façon simple. En outre, les blocs de fer poreux 6 peuvent être natureliement récupérés et utilisés à nouveau un nombre de fois pratiquement illimité. La consommation de la matière de moulage est par conséquent d'ordre minimal. Une utilisation à près de 100jg du sable dans le moule lui-même peut etre obtenue si la partie supérieure ainsi que la partie inférieure du moule sont réalisées de telle façon que les blocs de fer poreux soient profilés de manière à se conformer à la pièce moulée voulue, ne laissant subsister qu'un mince intervalle dans lequel le sable peut dtre soufflé.L'épaisseur de la couche de sable venant ainsi adhérer aux blocs de fer poreux (lesquels peuvent titre préohauffés de façon appropriée à la temp6- rature de réglage du liant mélangé avec le sable ) doit ktre déterminée en fonction du poids et des dimensions de la pièce coulée, ainsi qu*il a été mentionné ci-dessus. Sur la figure 2 se trouve illustré un moule construit au moyen de blocs profiles de fer poreux 10 formant appui et qui sont maintenus ensemble par un châssis de moulage ll avec une couche de sable 13 (contenant du furanne en guise de liant ) dans l'espace compris entre lesdits blocs de fer 10 et une empreinte 15. La porte 14 est également utilisée en vue de l'introduction du sable. le moule en question est particulièrement bien approprié pour la production en chaîne de pièces de coulée d'un poids relativement léger, comme par exemple les moteurs de véhicules automobiles, les socles de machine et analogues, à savoir plus préci-. sément les pièces coulées ne dépassant pas un poids de 2 tonnes. Les pièces coulées du type lourd ne sont pas habituellement labri quées en grande série9 le procédé decrit en rézeérence à la figure 1 étant dans ce cas plus économique. Etant donné que les blocs de fer poreux absorbent l'veau du liant lorsque ce dernier durcit, le moule devient ainsi parlai tement rigide et isolant 9 ce qui amène le métal coulé à se Soli difier de façon extr8mement uniforme, et ce en pratique indépendamment de la plus ou moins forte épaisseur de la paroi de la pièce moulée. Ceci conduit à son tour à une différence quasi nulle de la structure et de la dureté entre les parties superficielles et la partie centrale de la pièce coulée0 Dans les types de moule décrits ci-dessus, la surface adhérant à la cavité du moule est essentiellement ou entièrement constituée par du sable.Les blocs de fer poreux, lesquels ont une aptitude à l'absorption des liquides (en particulier l'eau) et qui présentent une conductibilité thermique relativement élevée, sont réalisés de préférence à partir d'éponges de fer, bien que lron puisse également utiliser d'autres types de formes tels que les copeaux de tours comprimés ou analogues. Etant donné que les moules décrits ci-dessus constituent d'excellents isolateurs thermiques, il devisent possible de couler le métal à une température plus basse qu'auparavant, dtoù un atout économique supplémentaire. Enfin, les moules décrits ci-dessus assurent une consom- mation réduite de sable gracie, en partie, à l'accroissement du volume de sable récupéré et en partie à la diminution de la quantité de sable utilisée pour la réalisation de chaque moule. Etant donné la faible consommation de sable, l'on peut avoir plus largement recours pour le moulage à des sables de meilleure qualité et partant plus chers, tels que du sable à base de chromite, de zircon ou de chrysolithes alors que jusqu'à présent ces types de sable étaient fort peu utilisés Au surplus, ces types de sable atténuent ou même éliminent les risques sanitaires dus à la silicose. REVENDICATIONS 4 1 - Procédé de coulée d'un métal, tel que du fer ou de acier, caractérisé par le fait qu'il consiste à disposer un certain nombre de corps de fer poreux, absorbant l'eau, conducteur de la chaleur dans un chassis de moulage tout autour d'une empreinte de façon telle que lesdits corps soient adjacents mais non en contact avec ladite empreinte et ainsi qu'ils remplissent l'espace autour de l'empreinte dans le chassis de moulage, à appliquer du sable humidifié par l'eau et contenant un liant qui durcit au séchage et/ou à la chaleur de façon à remplir les espaces restant entre l'empreinte et les corps de fer, entre les différents corps de fer et entre les corps de fer et le chassies de moulage, à provoquer le durcissement ou a laisser durcir le liant et à éliminer l'empreinte, à construire un moule comprenant le châssis de moulage, la surface de la cavité de moulage étant essentiellement constituée par du sable, à verser le métal fondu dans le moule, à le laisser solidifier, stade durant lequel le liant se décompose, à briser le moule et à séparer le sable des corps de fer puis à récupérer le sable et les corps de fer en vue de leur réutilisation, 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il consiste à construire une surfaced'appui de corps de fer poreux et à injecter le sable entre la surface d'appui et l'empreinte. 3 - Prodécé selon la revendication l,caractérisé par le fait qu'il consiste à chauffer, avant l'injection du sable, les corps de fer poreux à une température à laquelle le liant est amené à durcir. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le sable utilisé est du sable à base de chromiste, de zircon ou de chrysolithe. 5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le liant constitue entre 1 % et 5 % du volume total du sable. 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le-fait que le liant comprend du furanne ou un dérivé cellulosique. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que les corps de fer poreux sont des éponges de fer.