Brevet FR2190548A1 — publié le 19740201

La présente invention concerne un procédé de fabrication de noyaux et de moules de fonderie ainsi que les moules et noyaux ainsi obtenus. On connaît déjà divers procédés de fabrication de moules et de noyaux de fonderie. Ces procédés se divisent en deux catégories : les procédés dits à "boite chaude" et les procédés dits à "boîte froide". En ce qui concerne les procédés à "boîte chaude", il s'agit notamment du procédé "Hot Box" selon lequel on utilise un mélange de sable et de résine thermodurcissable liquide ainsi qu'un durcisseur. Sous l'effet de la chaleur (traitement à une température comprise entre 100 et 3000 pendant un certain laps de temps), on obtient le durcissement du noyau ou du moule. Un autre procédé à "boite chaude" est le procédé dit "Croning" ou "Shell Molding". Selon ce procédé, on enrobe au préalable le sable avec une résine novolaque et un agent de réticulation tel que lthexaméthylènetétramine. Sous l'effet d'un traitement thermique à 200-300 et pendant un certain temps, on durcit le mélange. Les principaux inconvénients de ces procédés à "boîte chaude" sont, d'une part, la dépense de calories nécessaire pour porter pendant un certain temps la température de la boîte aux niveaux indiqués ci-dessus et, d'autre part, les difficultés qui en résultent pour la manipulation des boites. Parmi les procédés à "boîte froide", on connaît depuis longtemps le procédé dit au "silicate-C02". Selon ce procédé, on mélange le sable de fonderie à un silicate et on durcit le noyau en faisant passer, à travers le mélange de sable et de silicate, du gaz carbonique qui provoque le durcissement du liant et fixe la forme du produit que l'on réalise. Un autre procédé à "boîte froide" est le procédé dit "ASHLAND". Le mélange à mouler est essentiellement constitué de sable de fonderie additionné d'une résine susceptible d'être polymérisée sous l'influence d'un catalyseur, tel que la triéthylamine ou la diméthyléthylamine. Lorsque le mélange a été introduit dans la cavité de moulage, on injecte dans celle-ci un gaz tel que l'anhydride carbonique additionné de catalyseur qui provoque un durcissement rapide de la résine polymérisable incorporée au mélange. Ce procédé comporte de nombreux avantages (pas d'élévation de température, possibilité de fortes cadences de production), mais il présente également de sérieux inconvénients du fait que les catalyseurs employés ont une odeur désagréable et même une certaine toxicité qui oblige à prendre des dispositions pour éviter que le gaz de durcissement ne se répande dans l'atmosphère, et du fait également qu'il faut prévoir des outillages de moulage pour assurer une bonne répartition du gaz durcisseur, ce qui complique la construction de ces outillages. Toujours dans les procédés à "boîte froide", on connaît également des procédés dits à "auto-durcissement". Ces procédés consistent à mélanger au sable de fonderie un liant, généralement une résine synthétique, et un agent de réaction qui provoque, par simple contact, le durcissement du liant. Ces procédés à "auto-durcissement" sont dits soit "à prise lente", lorsque la nature du liant utilisé et la nature ou la concentration de l'agent de réaction font que le durcissement s'opère lentement, soit à "prise rapide", lorsque le choix du liant ainsi que le choix de l'agent de réaction font que le durcissement s'opère rapidement. Les procédés à "prise lente" ne sont, en fait, applicables qu'a de très grosses pièces pour lesquelles de fortes cadences de production ne sont pas à envisager. Les procédés à "prise rapide" peuvent, par contre, être appliqués à de petites pièces pour lesquelles de fortes cadences de production sont demandées, mais malheureusement la durée de vie du mélange préparé est extrêmement brève (quelques secondes) , avec risque de durcissement prématuré dans les équipements de noyautage et avec nécessité de vidange complète, après chaque opération de remplissage, de la boîte à noyau. Ces astreintes limitent considérablement les applications des procédés à "auto-durcissement" à prise rapide. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients des procédés connus et notamment de créer un procédé "boîte froide" à auto-durcissement rapide, dans lequel la durée de vie du mélange est considérablement augmentée par rapport aux procédés connus, si bien qu'elle devient compatible avec une production industrielle de série en permettant la fabrication de noyaux, quelle que soit leur complexité et quel que soit leur nombre dans une même boîte à noyau, ce procédé conservant en outre tous les avantages des procédés à"autodurcissement" par rapport aux procédés à "boîte chaude" ou à gaz durcisseur. A cet effet, l'invention concerne un procédé de fabrication de noyaux et de moules de fonderie, procédé caractérisé en ce qu'on effectue le mélange du sable de fonderie, du liant et d'un agent de réaction à basse température et sous atmosphère contrôlée, et qu'on maintient ce mélange dans ces conditions de basse température et d'atmosphère contrôlée jusqu'à son introduction dans la boîte à noyau, puis on supprime la climatisation et le contrôle de l'atmosphère et on élève éventuellement la température de façon modérée. L'élévation de température à laquelle on procède après introduction du mélange dans la boîte a pour but de réduire le temps de prise du mélange. Cette élévation de température ne sera donc appliquée que si elle est nécessaire pour assurer la cadence de production demandée et elle sera, en général, peu importante. Le contrôle de l'atmosphère consistera, en général, essentiellement à éliminer les possibilités d'oxydation du mélange. La fabrication et le maintien du mélange à basse température et sous atmosphère contrôlée pourront être obtenus par différents moyens. Par exemple, on pourra utiliser-des équipements de climatisation et introduire dans l'enceinte climatisée un gaz inerte. On pourra également introduire dans l'enceinte de préparation et de stockage du mélange une certaine quantité de glace carbonique qui provoquera simultanément les deux effets recherchés : froid et atmosphère contrôlée. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la température de préparation et de stockage du mélange est de l'ordre de 4 à 50C. Selon une autre caractéristique de l'invention, le liant est une résine synthétique telle qu'une résine phénoplaste, aminoplaste, polyester, furanique ou un mélange de telles résines. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'agent de réaction est un durcisseur et ce durcisseur est un composé ayant une fonction acide, organique ou minérale, ou organo-minérale. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'agent de réaction est un catalyseur et ce catalyseur est une amine. L'invention sera illustrée ci-après par deux exemples de mélange convenant pour la mise en oeuvre du procédé : EXEMPLE nO 1 On réalise un mélange de sable aggloméré avec un liant du type résine synthétique, telle qu'une résine phénoplaste, aminoplaste, polyester, furanique ou encore un complexe de ces résines. On ajoute un durcisseur à fonctions acide, organo-minérale. La préparation du mélange et son stockàge jusqu'au moment de ltemploi s'effectuent à une température inférieure à 50C et sous atmosphère neutre, par exemple une atmosphère d'azote. Le mélange est introduit dans une boîte à noyau dont la température est maintenue à 450C environ. Une minute après l'introduction du mélange dans la boîte, le noyau peut être démoulé et présente les caractéristiques de dureté et de solidité souhaitées. EXEMPLE nO 2 On agglomère le sable avec un liant du type résine synthétique et on ajoute un agent de réaction ou de réticulation tel qu'un polyisocyanate, ainsi qu'un catalyseur tel qu'une amine tertiaire. Pendant sa préparation et son stockage, le mélange est maintenu à une température inférieure à 5 C et sous atmosphère inerte, puis il est introduit dans une boîte à noyau portée à une température de l'ordre de 450C. Le durcissement souhaité est atteint trois minutes après le remplissage de la boîte. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits. On pourra, au besoin, recourir à d'autres modes et à d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Procédé de fabrication de noyaux et de moules de fonderie, procédé caractérisé en ce qu'on effectue le mélange du sable de fonderie, du liant et d'un agent de réaction à basse température et sous atmosphère contrôlée, et qu'on maintient ce mélange dans ces conditions de basse température et d'atmosphère contrôlée jusqutà son introduction dans la boîte à noyau, puis on supprime la climatisation et le contrôle de l'atmosphère et on élève éventuellement la température de façon modérée. 20) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'atmosphère contrôlée est une atmosphère non-oxydante. 30) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on maintient le mélange pendant sa préparation et son stockage à une température inférieure à 50C. 4 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le liant est à base de résines synthétiques, telles que des résines phénoplastes, aminoplastes, polyesters, furaniques. 50) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'agent de réaction est un durcisseur. 60) Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que le durcisseur est un composé ayant une fonction acide. 70) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'agent de réaction est un catalyseur. 80) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le catalyseur est une amine. 90) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'agent de réaction est un agent de réticulation. 100) Moules et noyaux de fonderie, caractérisés en ce qu'ils sont obtenus par la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.