Brevet FR2237705A1 — publié le 19750214

Dans l'industrie de la fonderie, un métal fondu est coulé dans des moules contenant des noyaux en sable formés de sable de fonderie et d'un liant. Ces noyaux en sable sont liés communément au moyen de résines organiques qui, durant le durcissement et durant la coulée du métal, sont décomposés, avec dégagement de sous-produits tels que des fumées désagréables et malodorantes qui peuvent etre dangereuses. Bes moules eux-mêmes sont formés de sable de fonderie aggloméré au moyen d'huiles, d'argiles et/ou de résines organiques. Ainsi, durant leur utilisation, des problèmes si- milaires peuvent se poser. Une variante consiste à utiliser un liant constitué d'une solution de silicate de sodium en mélange avec des matières organiques comme du sucre. Cette façon de faire a été utilisée avec un certain succès, mais dans beaucoup de cas l'ag glomération produite par le silicate zeste trop forte après la coulée, de sorte que le noyau possède encore de la cohésion et doit être enlevé par utilisation d'une agitation mécanique violente ou en dissolvant le liant silicate avec un agent al- calin aqueux concentré chaud. Ainsi, il existe un besoin rouir un liant inorganique pour le sable dans la fabrication de nodaux et de moules pour la coulée de métaux comme l'aluminium, le bronze et le fer, ce liant devant avoir une haute résistance satisfaisante avant la coulée du métal, conserver une résistance mécanique à chaud et une stabilité dimensionnelle suffisantes durant la coulée du métal chaud, mais avoir une résistance mécanique telle, après que le métal ait été cpulé et refroidi, que le sable puisse être facilement enlevé ou débourré des cavités formées par les noyaux.De plus, il existe un besoin croissant pour un liant qui n'émettrait pas de quantités excessives de fumées gênantes, tant lors de la préparation des noyaux et moules en sable que durant la coulée du métal On a découvert que des moules et des noyaux en sable d'une haute résistance mécanique initiale, mais n'ayant sensiblement pas de résistance mécanique après coulée des métaux au-dessus- de 7O0C, peuvent être préparés par les procédés suivants. A un sable de fonderie classique, on ajoute, en mé langeant, de 0,5 à 15% en poids de silice par rapport au poids du sable Les silices utiles ont une grosseur de particules comprise entre 0,5 micron et 45 microns. L'utilisation de silices amorphes est préférée. Au sable traité, on ajoute ensuite de 1 à 5% en poids, par rapport au poids du sable, de silicate de sodium, de silicate de potassium, de silicate de lithium ou de mélanges de ceux-ci. les silicates utiles ont un rapport Si02/oxyde de métal alcalin compris entre 1,9:1 et 6:1, de préférence entre 3:1 et 5:1. Ces silicates sont normalement utilisés sous la forme d'une solution aqueuse contenant de 30 à 50% de matières solides. On préfère ajouter d'abord la silice en mélangeant et ajouter ensuite le silicate. Toutefois, cet ordre n'est pas critique et le silicate pourrait etre ajouté d'abord, ou les deux matières pourraient être ajoutées séparément et ensuite mélangées. le mélange sable-silice-silicate est ensuite mélangé d manière que l'on obtienne un mélange homogène, qui est mis à la forme désirée et ensuite durci à une forme rigide. le noyau peut entre placé ensuite dans un moule en sable et on coulpe un métal fondu autour de lui. Quand le métal s'est solidifié, le noyau peut être enlevé facilement de la cavité formée dans le métal. les compositions pour moules et noyaux préparées par ne prccédé selon invention ont l'avantage supplémentaire de pouvoir etre durcissables à froid, c'est-à-dire qu'un chauffage pour durcir le système liant n'est pas nécessaire. Ainsi, elles peuvent Btre durcies avec du CO2 ou avec un durcisseur approprié libérant un acide. On préfère pour utilisation dans les procédés selon l'invention les liants dans lesquels le silicate de métal alcalin est du silicate de sodium. -Dans des modes de mise en oeuvre préférés du procédé selon l'invention, des matières carbonées et/ou des adhésifs résineux filmogènes peuvent ajouter des propriétés avantageuses en ce qui concerne le "débourrage" et la durée de conservation. L'utilisation de ces matières facultatives, mais préférées, est décrite plus en détail dans les paragraphes suivants. Les procédés selon ltinvention sont utiles pour la fabrication tant de moules en sable que de noyaux en sable. Toutefois, en raison des propriétés de "débourrage" obtenues, ils sont particulièrement utiles pour la fabrication de noyaux en sable. Les compositions selon l'invention contiendront de 85 à 97 parties en poids de sable de fonderie, de préférence de 90 à 96 parties en poids. La quantité de liant utilisée est en relation avec le type de sable et la grosseur des particu- les, en ce qu'avec de petites particules de sable et des surfaces plus anguleuses, une plus grande quantité de mélange agglomérant sera nécessaire. Le type de sable de fonderie utilisé n'est pas critique et les sables de forderie utiles comprennent tous ceux utilisés de manière classique dans l'industrie de la fonderie. La grosseur de particulés du sable de fonderie n'est pas critique non plus et on peut utiliser des sables ayant des grosseurs de particules @'un "Grain Fineness Number" .GFN) de 25 à 275 comme défini par l'American Foundrymen's Society (AFS) Les sables utiles peuvent être des sables lavés ou des sables non lavés et ils peuvent contenir de petites quantités d'impuretés, par exemple d'argile. Si on utilise des sa bleus de recyclage, il peut entre nécessaire d'ajuster le mélange agglomérant pour tenir comptè de tout silicate présent dans ces sables. Diverses substances minérales peuvent être utilisées comme additifs pour le sable en vue d'un comportement optimal des moules on c-es noyaux. Par exemple, on peut utiliser des poudres d'alumine ou d'argile pour améliorer la résistance mécanique à haute température et les caractéristiques de débour rage des noyaux en sable. Les procédés selon l'invention utilisent un système agglomérant formé in situe à partir d'un silicate de métal a- calin soluble dans l'eau et de silice, de préférence de silice amorphe. Le point essentiel est cue l'on ait de fines @ partcu- les de silice de la grosseur spécifiée dispersées dans l'agglogérant verre de métal alcalin. Dans le procédé selon l'invention; de préférence on ajoute d'abord de 0,5 à 5% en poids de silice au sable de fonderie et on mélange. Cette silice doit étre présente sous une forme suffisamment fine pour être dispersée dans le verre de silicate de métal alcalin formé lors de l'addition du silicate, de ma nière que lors de la dévitrification elle provoque une désagrégation. les silices utiles sont celles ayant une grosseur de particules comprise entre 0,5 et 45 microns environ. De telles silices peuvent être obtenues à partir de silice fondue broyée ou de fines poudres de silice qu'on trouve dans la nature, par exemple de la cendre volcanique. Il -est préférable d'utiliser des silices amorphes; toutefois, des silices cristallines comme le tripoli peuvent être utilisées. les quantités et les types de silice que l'on peut disperser dans le silicate soluble dépendent dans une mesure considérable de l'intensité du broyage ou de l'agitation que zircon effectue pour désagréger et disperser les particules de silice dans l'agglomérant silicate.Par exemple, il est possible de partir de verre de silice fondue et de le broyer dans une mesure telle qu'une quantité importante soit présente sous la forme de particules de moins de 1 micron. également, des formes naturelles finement subdivisées de silice comme des verres volcaniques, qui, en présence de silicates de métaux alcalins peuvent entre dévitrifiés, peuvent être utilisées, du moment qu'elles sont assez finement divisées et bien mélangées dans le liant. De préférence, dans la deuxième étape de l'invention, on ajoute au mélange sable-silice de I à 5% en poids d'un si- licate de metal alcalin, par rapport aux matières solides et zu poids du sable, les silicates utiles comprennent les sili cates de sodium, de potassium ou de lithium disponibles dans le commerce ou leurs mélanges.L'utilisation de silicate de sodium est préférée. les silicates de sodium préférés ont un rapport en poids de la silice à l'oxyde de sodium compris entre 2,4:1 et 4:1 et une concentration en silice et en oxyde de sodium de 30 à 50% environ en poids. le silicate particulièrement préféré est une solution de silicate de sodium dans un rapport 3,25:1 contenant 28,4% en poids de silice et 8,7% en poids d'oxyde de sodium. Les silicates de sodium ayant un rapport en poids de la silice à l'oxyde de sodium supérieur à 3,25:1 sont couramment appelés polysilicates de sodium. Des polysilicates de métaux alcalins peuvent être utilisés aussi et, quand on les utilise, la quantité de silice utilisée par rapport au sable peut être réduite. Des polysilicates de sodium utilisables sont décrits dans le brevet des E.U.A. n 3 492 137 au nôm de Ralph Iler, des polysilicates de lithium sont décrits dans le brevet des E.U.A nQ 2 668 149 au nom de Ralph Iler, et des- polysilicates de potassium sont décrits dans la demande de brevet des E.U.A. n 728 926 déposée le 14 Eai 1968 au nom de Woltersdorf et publiée le 7 Janviér 1969 sous la forme de la "Defensive Publication" n 728 926. les polysilicates utiles peuvent être stabilisés par des composés d'ammonium quaternaire, voir par exemple le brevet des E.U.A. n 3 625 722 aux noms de Freyholt et Nehle, ou par des ions de métaux complexés, voir par exemple le brevet des E.U.A. na 3 715 224 au nom de Campbel1. Dans la coulée de certains métaux, par exemple du fer ou de l'acier, on rencontre de très hautes températures de coulée, à savoir de 4370 à 15950C environ. Si la masse du noyau est relativement petite par rapport à la masse du métal coulé durant cette coulée à température élevée, il peut y avoir une certaine vitrification du silicate, ce qui entraînera des difficultés de débourrage. Pour y remédier, une matière carbo nee peut être ajoutée à la composition du noyau. Ces matières carbonées aident ltaggloméra.nt selon 1invention en fournissant un excellent (lébourrage, en particulier après que ie noyau ait été soumis à des températures très élevées. les matières carbonées utiles doivent avoir les ca ractéristiqùes suivantes (a) Elles ne doivent pas gêner le système agglomérant, (b) Elles doivent avoir une grosseur de particules ou un diamètre équivalent d'agrégat primaire suffisants pour laisser des discontinuités dans le verre formé par l'agglomérant à des températures très élevées, ou elles sont partiellement ou complètement éliminées par combustion. Elles doivent aussi avoir une grosseur de particules pas assez forte pour affaiblir le noyau de sable tel qu'il est fabriqué, et spécialement pas supérieure à la grosseur de particules du sable lui même, Ainsi, la grosseur de particules ou le diamètre équivalent de l'agrégat primaire doit être compris entre 0,1 et 75 microns, de préférence entre 5 et 50 microns.Quand la grosseur des particules ultimes de la matière carbonée est inférieure à 0,1 micron, elle est généralement coalaxée ou à tendance à coaliser dans le mélange de sable en agrégats primaires plus gros que 0,1 micron. (c) Elles ne doivent pas être trop avides d'eau, autrement elles en prendraient au système agglomérant, desséchant le sable et le rendant impossible ou difficile à mouler. On préfère utiliser du brai, du goudron, du brai de goudron de houille, des composés de brai, des asphaltènes, du noir de carbone et de la houille; on préfère particulièrement le brai et le noir de carbone. La matière carbonée doit être présente dans la composition pour noyaux à raison de 0,5 à 4% en poids par rapport au sable de fonderie, de préférence à raison de 1 à 2% en poids. La quantité de matière carbonée, par exemple de brai, nécessaire dépend dans une certaine mesure du caractère réfractaire du liant utilisé, lequel- à son tour dépend du rapport molaire silicelmétal alcalin et de la température à laquelle le noyau sera soumis durant la coulée. Quand un polysilicate de sodium d'un rapport SiO2/Na2O de 5:1 est utilisé comme liant, on n'a pas besoin de brai si le noyau est utilisé pour des cou lésa de métaux non ferreux car dans ces cas la température du noyau ne dépassera pas 120O0C environ. Si le même liant est utilisé pour de petits noyaux dans de grosses pièces.de fonte, une proportion de 2% de brai est utile pour aider à rompre le verre de silicate formé. Dans le cas où on désire fabriquer des noyaux et les conserver pendant des périodes prolongées avant leur utilisa ti n, on a découvert que l'addition d'un adhésif résineux filmogène sous la forme d'une solution aqueuse ou d'une dispersion aqueuse prolonge considérablement la durée possible de stockage des'noyaux en sable de fonderie fabriqués avec le liant selon l'invention. Ainsi, l'utilisation de ces matières permet aux noyaux formés de conserver une résistance mécanique et une dureté suffisantes durant le stockage. Des adhésifs résineux filmogènes utiles comprennent des esters et éthers polyvinyliques et leurs copolymères et interpolymères avec l'éthylène et des résines vinyliques, des résines acryliques et leurs copolymères, l'alcool polyvinyli- que, des dispersions aqueuses de résines de polyoléfines, des copolymères de -polystyrène tels que polystyrène-butadièns, des résines polyamide, des dispersions de caoutchouc naturel, et des hydrates de carbone naturels et modifiés (amidon ou carboxy cellulose). On préfère particulièrement l'utilisation de dispersions aqueuses d'acétate de polyvinyle et de copolymères acétate de vinyle-éthylène. La résine polymère dit être dans un état de subdivision approprié pour distribution convenable sur les grains de sable afin de former sur eux une couche mince d'adhésif et de maintenir les grains de sable solidement ensemble. On préfère que les dispersions-de résine soient des dispersions contenant de 40 à 60% en poids de matières solides. les teneurs en matières solides les plus élevées sont préférables, car on aura moins d'eau à éliminer; toutefois, avec des concentrations de plus de 60% en poids, il peut être difficIle de mélanger la dispersion dans le sable. Avec des solutions de résine, par exemple des solutions d'alcool polyvinylique, des teneurs en matières solides de 4 à 20% sont préférées. Des dispersions acétate de polyvinyle utiles sont -des dispersions à haute teneur en matières solides, d'un blanc laiteux, d'homopolymère d'acétate de vinyle dans l'eau. Ces -dispersions on une excellente stabilIté mécanique et chimique. Des propriétés typiques d'une dispersion préférée d'acétate de polyvinyle sont indiquées dans le tableau suivant. Des dispersions disponibles dans le commerce ayant des caractéristiques similaires sont celles appelées S-55L de Monsanto, "Polyco" 11755 de Borden, "Vynac" Xt-21Q d'Air Products et "Seycorez" C-79 de Beydel Wooley. Propriétés typiques d'une dispersion aqueuse préférée d'homopolymère acétate de polyvinyle Veneur en matières solides, % 55 Viscosité Brookfield, poises 8,5-t0 pH 4-6 Masse moléculaire (moyenne en nombre) 30 000 - 60 000 (principalement réticu lée) Grosseur moyenne des particules, microns 1-2 (allant de 0,1 à 4) Densité (à 25 C), g/cm3 1,1 environ Tension superficielle (25 C), dynes/cm 55 environ Température minimale de formation de pellicule, cC** 17 Monomère résiduel sous la forme d'acétate de vinyle, % max. 1,0 Charge des particules essentiellement non ioniques * Brookfield modèle LVF, rotor n0 2 à 6 tpm ou n 3 ** ASTM D2354 Les copolymères acétate de vinyle-éthylène utiles sont ces dispersions d1un blanc laiteux à 55% en poids de matières solides dans l'eau, dune viscosité comprise entre 12 et 45 poises. Le produit "Elvace" de Du Pont est une dispersion @@spon@bre dans le commerce ayant cas caractéristiques. @'aloo@l polyvinylique (PVA) utile est une résine @@@@@étique soluble dans l'eau hydrolysée à raison de 85 à 99,8%. @es résines "Elvanol. de Du Pont et le produit Goshenol GL-05, a 85% d'hydrolyse, un FVA Ce faible viscosité sont des exemples @ matieres appropri@es @isponibles dans le commerce. Les produits de la série "Elvanol" donnent des solutions à 4% dans l'eau ayant des viscosités comprises entre 3,5 et 65 cPo à 20 C, a mesure étant @@fectuee @al la méthode de la chute de bille @e @@ep@@er. Des solutions aqueuses de PVA à de faibles concen @rations @allant jusqu'a 10-15% environ en poids) ou des dispersions colloï@ales aqueuses concentrées des résines polymères @nschubles dans l'eau se mélangent uniformément avec le @able et fournissent une bonne adhérence. Des solutions aqueuses très concentrées de PVA (plus de 20% en poids) sont trop visqueuses et ne se mélangent pas bien avec le sable. Pour que l'on obtienne l'adhérence maximale, la dispersion ou solution de résine filmogène doit etre ajoutée de manière qu'elle ne gélifie pas@ou ne coagule pas la silice ou le silicate de sodium avant leur addition au sable Par exempie, les dispersions de résines polymères peuvent être mélangées avec la silice avant addition au sable parce qué ces deux matières sont compatibles et ne se gélifient pas quand elles sont mélangées ensemble. les mélanges peuvent être ajoutés au sable et ils formeront une pellicule d'adhésif sur la surface des grains de sable Après que la silice et la dispersion de résine polymère aient été mélangées avec le sable, la solution de silicate de sodium peut etre ajoutée au sable et bien quelle s'épaississe en contact avec la silice et la dispersion de résine polymère, elle le fera in situ, c'est-à-dire distribuée assez uniformément sur une pellicule préformée de silice et de résine polymère. Si avant son addition au sable le silicate de sodium est mélangé avec la dispersion concentrée de polymère et la silice, il s'épaissit et se gélifie et ne peut donc pas être mélangé ensuite suffisamment avec le sable. Au lieu d'être dis triqué uniformément sur la surface des grains de sable, il aura tendance à former des grumeaux et à se distribuer de manière non uniforme dans le sable. Le liant est appliqué- au sable en deux étapes. De préférence, la première étape est l'addition de la silice. La silice peut être ajoutée à l'état solide, mais il est préférable de l'ajouter dans l'eau sous la forme d'une bouillie ou d'une pâte, par exemple d'une pâte contenant 50% environ d'eau. Des silices olloNdales sèches, comme la silice -amorphe pyrogène, ne se mélangent pas bien avec le sable et de plus elles ont tendance à absorber l'eau du système sable-liant En conséquence, les poudres de silice colloïdale sèche doivent être ajoutées au sable sous la forme d'une rate formée avec de 11 eau, ou de l'eau doit eAtre ajoutée au sable pour aider au mélange avec la poudre de silice sèche. La quantité d'eau utilisée@ pour former la pâte doit être suffisante pour assurer un bon mélange de la poudre de silice et pourtant elle ne doit pas être grande au point de dégrader la résistance mécanique du noyau ou du moule à ltétat durci Généralement, la quantité d'eau nécessaire dans ce cas n'est pas supérieure à 3% environ du poids du sable. Le mélange peut eAtre préparé dans des malaxeurs de fonderie classiques, des broyeurs, etc.. On continue l'opération de mélange jusqu'à obtention d'un bon mélange. On préfère mélanger chaque constituant pendant pas plus de 2 minutes pour éviter un séchage excessif. Dans la deuxième étape, le silicate est ajouté sous la forme d'une solution et mélangé de la même manière. Quand la résine filmogène ou le brai sont incorporés dans la composition pour noyaux, la résine doit Qtre ajoutée au sable avant le silicate. la résiné peut être'ajoutée au sable avant ou après la silice. L'ordre dans lequel le brai est ajouté n1 est pas critique. Quand des matières telles que des argiles ou des oxydes sont utilisés comme additifs en plus du liant, elles doivent être soigneusement mélangées avec le sable dans le malaxeur à sable avant addition du liant. Habituellement, 160 milligrammes de phénolphtaléine par kilogramme de sable sont suffisants pour donner une couleur rose foncé au mélange de sable. On peut utiliser la pratique classique de fonderie pour former et durcir le noyau en sable ou le moule. Le sable peut eAtre comprimé en étant damé, serré ou pressé dans la bon te à noyaux manuellement ou automatiquement, ou il peut titre insufflé dans la botte à noyaux au moyen d'air sous pression. Le mélange de sable formé peut être durci très rapidement à la température ambiante par traitement avec du C02 gazeux pendant quelques secondes. On peut déterminer la durée optimale de ce traitement en mesurant la dureté ou la résistance mécanique du noyau ou en observant le changement de couleur du mélange de sable quand un indicateur comme de la phénolphtaléine a été ajouté précédemment au sable. Un durcissement thermique peut être utilisé pour des noyaux formés avec les compositions agglomérantes selon l'in- vention au lieu du durcissement par C02. En général, plus la température est élevée, plus court est le temps nécessaire pour que l'on obtienne un certain niveau de résistance mécanique. Par ailleurs, à une température déterminée, en général la résistance mécanique du noyau augmente avec la durée du chauffage. Toutefois, le durcissement thermique n'est pas un procé- dé préféré de durcissement pour les compositions de l'invention parce que les noyaux formés dé cette manière n'ont pas d'aussi bonnes caractéristiques de débourrage que ceux formés par durcissement au C02 Un autre procédé de durcissement rapide qui peut être utilisé est le traitement par C92 gazeux dans une boite chaude (60 à 80 O environ) ou le traitement par du C02 gazeux chauffé. Quand un durcissement rapide 'est pas nécessaire, des noyaux avec les liants selon l'invention peuvent être durcis avec d'autres durcisseurs usuels utilisés pour les systèmes connus de l'homme de l'art sous le nom de "sans cuisson" pour silicates es durcisseurs sont des matières organiques qui sont des acides latents comme l'acétate d'éthyle, le formamide et les acétines.La plupart de ces durcisseurs contiennent des mono-, di- ou tri-acétates de glycérol ou n'importe quelle autre matière qui peut libérer une substance acide ou se décomposer en une substance acide qui à son tour produit le durcis sement du silicate de métal alcalin. De plus, un tel procédé de durcissement peut donner des noyaux ayant une lnngue durée de conservation sans la nécessité d'un a@hésif résineux filmogène, par exemple d'acétate de polyvinyle. Des enduits classiques pour noyaux à base d'eau ou à base d'alcool peuvent être utilisés pour traiter la surface des noyaux. Ce type de traitement a pour @ut dans certains cas d'améliorer la surface de la pièce moulée en metal ou la dureté et la durée de conservation du novau. La durée de conservation est le laps de temps aprés sa fabrication pendant lequel le noyau de sable est utile. L'application de l'enduit pour @oyaux peut être effectuée ainsi qu'il est classique dans cette technique par immersion, pulvérisation, etc.. Des homopolymères et copolymères acétate de polyvi @yle peuvent être utilisés comme enduits pour noyaux en sable sous la forme de dispersions aqueuses, de solutions dans un solvant organique, ou en mélange avec du zircon ou du graphite dans des suspensions aaueuses ou alcooliques De l'alcool poly- vinylique ou un alcool polyvinylique partiellement hydrolysé peut être utilise sous la forme de solutions aqueuses, de dis pers ions dans un solvant organique ou en mélange avec du zircon ou du graphite. Les moules et noyaux en sable formés avec les compositions agglomérantes de l'invention peuvent être utilisés pour couleur la plupart des métaux, comme de la fonte grise, ductile et malléable, de l'acier, de l'aluminium, des alliages à base de cuivre comme du laiton ou du bronze. l'acier est habituellement coulé à 159000 environ, le fer à 1455 C environ, le laiton et le bronze à 11500C environ et l'aluminium à j050C environ. Avec les moules ou noyaux de la présente invention, il est souhaitable que le noyau ait une résistance mécanique initiale telle qu'il puisse être manipulé sans précaution excessive et qu'il résiste durant la coulée du métal fondu, c'est à-diré qu'il ne soit pas affouillé ou déformé. Dans des essais normalisés de l'American Boundrymen's Society, cela signifie que le noyau doit avoir une résistance à la compression d'au moins 7 kg/cm2 et de préférence de plus de 10,5 kg/cm2. Il est souhaitable que la dureté de noyaux fratche- ment préparés soit supérieure à 5, de préférence supérieure à 10. Il vaut mieux que la dureté soit aussi grande que possible, en particulier au moment de la coulée du métal, où elle dOLv e'rc supérieure à 10 et de préférence à 20. noyau doit, après que le métal ait été coulé et refroidi, avoir une résistance mécanique subsistante telle qu'il puisse entre débourre sans consommation d'énergie excessive. Cela correspond à une résistance à la compression dans des es de de laboratoire de préférence inférieure à 3,5 kg/cm2. les exemples non limitatifs suivants montreront bien comment la présente invention peut entre mise en oeuvre. Toutes les parties et tous les pourcentages sont en poids, sauf spécification contraire. EXEMPLE 1 Ceci est un exemple de l'utilisation d'une poudre de silice amorphe fine ( mmj et de silicate de sodium (rapport molaire SiO2/Na2O 3,25:1) sous la forme d'un liant en deux parties pour noyaux de fonderie en sable. le mélange de sable es-t préparé de la manière suivante : 3,75 g d'une poudre en particules de moins de 0,044 mm produite par la Tennessee Electric Minerals Corporation et qu'on trouve dans le commerce sous la désignation Teco-Sil sont mélangés avec 3,75 g d'eau. La pâte eau-silice obtenue est ajoutée à 475 g de sable Portage 515 dans un mélangeur Hobart K-45 et on mélange soigneusement. On ajoute ensuite au sable 100 mg de poudre de phénolphtaléine et 25 g de silicate de sodium n 20 de Du Pont tout en agitant et on continue l'action de mélange pendant 2 minutes. Des échantillons standards AFS de mélanges de sable pour fonderie sont utilisés pour effectuer les essais. Les échantillons sont de forme cylindrique et ont exactement 5,08 + 0,0025 cm de diamètre et 5,08 + 0,08 cm de hauteur, et sont préparés dans un pilon normalisé pour sable.Le pilon normalisé pour sable et le mode opératoire normalisé pour effectuer les essais sont décrits dans les sections 4-5 et 4-9 res pectivement de la 7ème édition (1963) du AFS Foundry Sand Handbook. Dans cet exemple, on utilise 170 g du sable mélangé pour obtenir la hauteur d'échantillon conforme aux spécifications AFS après damage Les échantillons standards AFS préparés de cette ma nière sont assez résistants pour être manipulés et dans cas présent ont une couleur rose due à l'indicateur phénolphtaléine ajouté au mélange alcalin. Un appareil de traitement par C02 gazeux Dîetert n 655 fourni par la Carry W. Dietert Co. de Détroit, Michigan, E.U.A., est utilisé pour durcir les échantillons de sable en faisant passer un courant de C02 gazeux à travers eux a un débit réglé pendant un laps de temps optimal. L'appareil comprend un détendeur, ur débitmètre et des dispositifs d'introduction de gaz pour le tube à échantillons d'exactement 5,08 cm de diamètre dans leauel l'échantillon de sable est damé. Le débitmètre est étalonné en. débit de gaz sous la pression atmosphérique de O à 15 litres par minute. On utilise un débit constant de gaz de 3 litres par minute et la-durée optimale du traitement - par le gaz de chaque mélange de sable est déterminée en soumettant à des essais un certain nombre de noyaux fabriqués avec des temps différents de traitement au gaz.Le changement de couleur de la phénolphtaleine dans le sable durant le traitement par le gaz indique le degré de neu -tralisation atteint-par le silicate- alcalin et peut être utilisé comme guide préliminaire pour essayer d'évaluer le durcissement de l'échantillon Après le traitement par le gaz, la résistance à la compression dès échantillons normaux de sable est mesurée dans une "Universal Sand Strength Machine" Dietert n 400 guipée d'un accessoire n0 410 pour haute résistance à sec de manière à élargir la plage de résistance à la compression jusqu'à 20 kg/cm2 environ, et l'échantillon juste après le traitement par le gaz a une résistance à la compression de 17,6 kg/cm2. L'évaluation des caractéristiques de débourrage d'en- lèvement des noyaux de sable fabriqués avec les présentes compositions agglomérantes est effectuée avec l'essai AFS non normalisé dit "Retained Strength Test". Les échantillons standards de sable de 5,08 cm x 5,08 cm durcis par le traitement au gaz sont chauffés dans un four électrique à moufle à 8500C pendant 12 minutes dans leur propre atmosphère, puis enlevés du four, on les laisse refroidir juste au-dessus de la température am- biante et on les essaie dans la "Universal Sand Strength Machine". On obtient de cette manière une résistance à la compression de 3,5 kg/cm2. Plusieurs autres lots du même mélange de sable sont préparés, placés dans des sacs de polyéthylène et enfermés. Les mélanges de sable sont utilisés le~lendemain pour former des noyaux-en sable. On forme des noyaux en sable de 1,5 à 2 kg environ en remplissant des boîtes à noyaux en bois avec le mélange de sable, en comprimant le sable à la main et en le traitan pondant 15 à 25 secondes environ avec du C02 gazeux à une pression estlmée de 1,4 à 2,1 kg/cm2. La couleur du sable est rose foncé en raison de la phénolphtaléine ajoutée Après le traitement par le gaz, les noyaux ont la couleur naturelle du sable initial. On observe um son dé,nouiage du noyau quand la botte à noyaux est ouverte pour en evement du noyau. Les noyaux sont plongés dans un bain classique d'enduit pour noyaux à base de zircon et d'alcool et @lambés avant utilisation. C'est une pratique courante avec les enduits pour noyaux en sable de silicate de sodium. Les noyaux sont montés dans un moule en sable et utilisés pour produire un moulage d'aluminium. L'aluminium est coulé à une température de 7450C environ. Quand la coulée est terminée, on laisse refroidir la pièce pendant 13 minutes environ à l'intérieur du moule en sable. La pièce moulée en aluminium est enlevée du moule tandis qu'elle est encore chaude et on observe le noyau en sable avant le débourrage. Le débourrage est très facile; le noyau se fragmente et coule comme du sable non aggloméré quand on le touche. Les pièces moulées en aluminium ont un très bon fini de surface et sont utilisées en production normale. EXEMPlE 2 Ceci est un exemple de l'utilisation de poudre fine de silice naturelle et de silicate de sodium comme liant pour sable de fonderie. On utilise une poudre fine "Tripoli" venantde Seneca, Missouri, E.U.A. qu'on trouve dans le commerce en provenance de l'American Tripoli Division de la Carborundum Company, qualité "Once Ground Cream Tripoli1'. Le tripoli est une silice microcristalline finement divisée avec la structure cristalline du quartz alpha par analyse aux rayons X. L' échan- tillon utilisé dans cet exemple- a une surface spécifique de 6 m2/g On mélange 4,3 g de poudre de Once Ground Crean Tripoli avec 15 g de H20 et on ajoute la pâte à 570 g de sable Portage 515 et on mélange soigneusement dans un mélangeur Hobart S-45. On ajoute ensuite au sable 25 g de silicate de sodium n 20 de Du Pont et on mélange pendant deux minutes. On utilise le mélange de sable pour former des eehan- tillons standards AFS de 5,08 cm x 5,08 cm qui sont durcis par traitement par CO2 gazeux pendant 30 secondes à un débit de 3 litres par minute La résistance à la compression des échantillons dur cis est de 12,7 kg/cm2 et la résistance à la compression à la température ambiante qui subsiste après chauffage à 8500C pen- dant 12 minutes est de 1,05 kgicm2. EXEMPLE 3 Cet exemple décrit la préparation de noyaux en sable agglomérés avec de fines particules de silice, du silicate de sodium et de l'acétate de polyvinyle et leur utilisation dans la coulée de raccords en té pour tuyauteries, en laiton de 6,35 cm. On prépare le mélange de sable dans un mélangeur "S" de Carver en ajoutant à 181,44 kg de sable (sable "E" de Whitehead Brothers avec un nombre AFS de 92,2), 3,629 kg dune pâte aqueuse contenant 50% en poids de Deco-Sil. Après 3 minutes, on ajoute 3,629 kg de dispersion aqueuse d'acétal poly- vinylique Monsanto Gelva S-55L. Après mélange pendant encore 3 minutes, on ajoute 9,072 kg de silicate de sodium n0 9 de Du Pont et on continue l'opération de mélange pendant encore 5 minutes. Le mélange sous la forme d'une poudre qui roule est ensuite déchargé dans un coffre de stockage. On forme des noyaux en injectant le mélange à 11 aide d'air dans un modèle en acier comprenant deux tés de 6,35 cm et on les traite à l'anhydride carbonique gazeux à 4,7 kg/cm2 pendant 3,5 secondes Les noyaux sont immédiatement enlevés du modèle et placés sur des plateaux de stockage. On forme 150 noyaux en 20 minutes, pesant chacun 1 kg environ. On ne détecte pas.de fumées ni d'odeurs durant l'opération de mélange ou la préparation des noyaux et les noyaux ont une résistance mécanique suffisante pour manipulation normale dans la fonderie. Les noyaux préparés comme décrit cidessus sont revetus par immersion dans une bouillie constituée de 50% de zircon ("Lite-Off" A, produit de MA. Bell Co., St Louis, Mo., E.U.A.), 20% de dispersion méthanolique d'acétate de polyvinyle (Nonsanto Gelva V7-M50) et 30% de méthanol. On laisse sécher à l'air, et il reste un revêtement dur de zircon lié par l'acétate de -polyvinyle. La dureté mesurée est de 80 AFS et ne présente pas de changement après stockage pendant trois jours à environ 25% d'humidité relative et à environ 180C. Les noyaux sont placés dans des moules et on coule du laiton à 1160 C. On utilise 90 noyaux en quelques heures et on en conserve 60 pendant trois jours à une humidité relative d'environ 25% à environ 180C. Les noyaux qui sont conservés pendant trois jours sont plus résistants que juste après leur préparation. Après refroidissement à la température ambiante, les noyaux s'écrasent facilement et le débourrage s'effectue facilement avec un excellent décollement du sable de la surface du métal. On ne détecte pas du tout de fumées désagréables durant la coulée du métal et le refroidissement. La surface intérieure des tés en laiton est très propre et lisse. EXEMPLE 4 On répète le mode opératoire de-l'exemple 3 en utilisant du sable de banc peu anguleux de Houston, AFS Number 45, et en ajoutant 4,082 kg de brai (Ashland Chemical Co., qualité "O")- avant l'addition de la pâte de Xeco-Sil. On enduit la moitié des noyaux en les plongeant dans une bouillie aqueuse agitée contenant 50% de graphite (Pyrokote) et 5056 de solution alcoolique d'acétate de polyvinyle Nonsanto Gelva V7-M50 diluée avec du méthanol à 20% de matières solides et on laisse sécher à l'air. Les autres noyaux sont traités d'une manière similaire avec une bouillie aqueuse contenant 75% d'acétate de polyvinyle Nonsanto Gelva S-55L et on les laisse égoutter et sécher à l'air. Après avoir été conservés pendant deux semaines à environ 60% d'humidité relative et à 30 C, tous les noyaux sont résistants et durs (dureté AFS 80-90). On place les noyaux dans les moules et on coule de la fonte grise à 14800C environ. Après la coulée, on laisse refroidir les noyaux au voisinage de la température ambiante. On ne détecte- pas du tout de fumées ge- mantes durant la coulée du métal et le refroidissement.La fragmentation des noyaux est très facile dans tous les cas et le sable de débourrage est granulaire et s'écoule librement Le décollement du sable de la surface et le fini-des surfaces intérieures sont excellents dans le cas des tés fabriqués à partir de noyaux traités avec le bain de graphite-acétate de polyvinyle et sont très bons pour les noyaux enauits acétate de polyvinyle seulement. On n'observe aucun résidu de sable sur les surfaces intérieures des tés formés par coulée en utilisant n'importe lesquels des noyaux. EXEMPLE 5 Cet ememple decrit la préparation de noyaux en sable aggloméras au moyen de silice en fines particules de silicate de sodIum et de copolymère acétate ae polyvinyle-éthylène et leur utilisation dans la production de plaques terminales en fonte pour chaudières. On introduit dans un broyeur-frotteur discontinu 907 kg de sable Portage n 515, AFS Number 68. On mélange soigneusement 18,14 kg de brai (Ashland Chemical Co.) avec le sable pendant trois minutes. Ensuite, en une période de deux minutes, on ajoute au mélange 9,07 kg de farine de silice sous la forme d'une paAte épaisse avec 36,28 kg d'eau et 18,14 kg d'1,Elvace" 1873 de Du Pont, une dispersion aqueuse à 55% de copolymère acétate de polyvinyle/éthylène. On ajoute ensuite 48-,08 kg de silicate de sodium n0 20 de Du Pont et on continue l'opération de mélange pendant deux minutes supplémentaires. Une aemi-minute après la fin de de la période de mélange, on ajoute 0,68 kg d'agent de fluidité de la qualité "G" de M.A. Bell. Le mélange s'écoulant librement est déchargé dans un caisson. On forme des noyaux en comprimant à la main le mélange dans les deux moitiés d'une bolte à noyaux-en deux éléments On assemble les deux moitiés et on traite le noyau avec de l'anhy- dride carbonique gazeux à 2,1 kg/cm2 pendant une période de 30 secondes. On ne détecte pas de fumées mi d'odeurs durant l'opération de mélange mi durant la préparation des noyaux On enlève ensuite le noyau du modèle et après l'avoir conservé pendant plusieurs jours à environ 50% d'humidité et à 250C, on 11 assemble dans le moule. On coule de la fonte grise à 14550C et après refroidissement à 8150C environ on brise les moules. L'examen des noyaux montre qu'ils sont très friables et qu'ils s'écrasent facilement sur une table vibrante et se débourrent sous la forme d'un sable granulaire sans gros morceaux.Les plaques terminales pour chaudières sont sans défauts, sont réalisées aux dimensions précises et ont un excellent fini de surface. EXEMPLE 6 Ceci est un exemple de l'utilisation d'esters comme agents de durcissement pour les liants à base de silice en fi neb particules et de silicate selon la présente invention. On prépare le mélange de sable en mélangeant 7,76 g de silIce "Tripoli" et 2,5 g de Triacétine (triacétate de gly cérol vendu par Eastman Kodak) avec 1000 g de sable Portage 515 en utilisant un mélangeur "Kitchen-Aid", Hobart K45. On melange le sable pendant un total de 2 minutes et on ajoute @suite 50 g de silicate de sodium de rapport 3,25 (n 9 de Du Ponts. Après une période de mélange supplémentaire de 2 mi nutes, le mélange sous la forme d'une poudre qui roule est uti @sé immédiatement pour préparer des cylindres standards de 5,08 cm de '-iiamètre- comme décrit dans l'exemple 1. On forme des noyaux et on les conserve au laboratoire. On forme des noyaux d'une manière similaire en ft'iiSant 2,5 g d'acétate d'éthyle (de la qualité ASC, vendu par Fisher Scientific Co.) à la place. de ilAcétine. La résistance à la compression et la dureté sont mesurées comme décrit dans l'exemple 1 et les résultats sont résumés dans le tableau suivant. TABLEAU I Noyaux formés avec la Triacétine Après Après 1 nouer 1 semaine Résistance à la compression, kg/cm2 46,75 37,61 Dureté (Scratch Hardness) 90 95 Noyaux formés avec l'acétate d'éthyle Résistance à la compression, kg/cm2 18,28 48,16 Dureté (Scratch Hardness) 95 90 On forme un mélange de sable de 181,44 kg dans un mélangeur Carver "S" en utilisant de la silice "Tripoli", du silicate de sodium n 9 et de la Triacétine dans les mêmes proportions par rapport au sable que décrit cI-dessus. On forme des noyaux pour raccords en T de 6,=5 cm et on les laisse durcir dans le modèle pendant 5 minutes.On sépare les noyaux du modèle et on les conserve pendant trois jours avant de les assembler dans les moules. On coule de l'aluminium à 8000C environ et on le laisse refroidir pendant 30 minutes à l'intérieur du moule. Une fois qu'on a enlevé les pièces coulées des moules, les noyaux s'écrasent facilement dans un vibrateur et le sable récupéré est granulaire et exempt de gros morceaux. Il n'y a pas d'odeurs produites durant l'opération entière et les pièces coulées ont- un- très bon fini de surface intérieure. EXEMPTE 7 Ceci est un exemple de durcissement par a chaleur du liant silice en fines particules silicate de sodium de la présente invention. On prépare un mélange de sable dans un mélangeur Hobart K45 en ajoutant 12 grammes de "Teco-Sil" et 40 grammes de silicate de sodium de rapport 3,25 (n 9 de Bu Pont) à 750 grammes de sable Portage 515. La durée de l'opération de mélange est de 10 minutes et le mélange sous la forme d'une poudre qui roule est utilisé pour préparer des cylindres standards de 5,08 cm de diamètre comme décrit dans 1' exemple 1. - Les noyaux sont enlevés avec précaution du cylindre de damage et chauffés pendant 60 minutes dans un four-à air à 100 C.La résistance et la dureté des noyaux durcis sont les suivantes Résistance à la compression 91,4 kg/cm2 Dureté AFS 95 Les noyaux ont une résistance mécanique et une dureté exceptionnellement élevées EXEMPLE 8 C'est un exemple de l'utilisation de dextrine avec un liant silice en fines particules-silicate de sodium pour produire des noyaux qui conservent l1excellentes propriétés de résistance mécanique et de dureté quand ils ont été conservés pendant plusieurs semaines. On prépare un mélange de sable comme décrit dans l'exemple i en mélangeant 7,76 grammes de "Teco-Sil", 10 grammes de dextrine (vendue par Industrial Products Chemicals, Pikesville, Md., E.U.A.) et 50 grammes de silicate de sodium de rapport 3,25 tn 9 de Du Pont) avec 1000 grammes de sable Portage 515. Or prepare des noyaux normaux et on les durcit par traitement par l'anhydride carbonique gazeux comme décrit dans l'exemple 1. Des mesures de résistance à la compression e-s de dureté à l'état fraîchement préparé et après stockage pendant 3 jours a environ 50% d'humidité relative et à 230C -ortrerft que ces noyaux ont une excellente durée de conservation. Initialement Après 3 jours Résistance à la compression 8,79 9,14 dureté AFS 30 50 REVENDICATIONS Procédé pour former un noyau en sable ou un moule en sable utile pour la coulée d'un métal fondu, caractérisé en ce que (a) on ajoute à du sable de fonderie de 0,5 à 15% en poids, par rapport au poids du sable, dtune silice ayant une grosseur de particules comprise entre 0,5 et 45 microns, (b) on ajoute au sable de fonderie dé 1 à 5% en poids de silicate de sodium, de potassium ou de lithium ou de leum mélanges, (c) on mélange de manière à obtenir un mélange des constituants, (d) on met le mélange à la forme désirée, et (e) on durcit le mélange de manière à obtenir une forme rigide. 2. - Procédé selon-la revendication 1, caractérisé en ce qU'On ajoute aussi au sable de 0,5 à 10% en poids, par rapport au poids du sable, d'une argile ou d'une alumine. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on ajoute au sable de fonderie de 0,5 à 4% en poids, par rapport au sable de fonderie, d'une matière carbonée. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la matière carbonée est du brai ou du noir de carbone. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on ajoute au sable, avant l'addition du silicate, de 1 à 6% en poids, par rapport au sable de fonderie, d'une solution ou dispersion aqueuse d'un adhésif résineux filmogène. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'adhésif résineux filmogène -est une dispersion aqueuse d'acétate de polyvimyle. 7. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on ajoute au sable,-avant l'addition du silicate, de i à 6% en-poids, par rapport au sable de fonderie, d'une solution ou dispersion aqueuse d'un adhésif résineux filmogène. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'adhésif résineux filmogène est une dispersion aqueuse d'acétate de polyvinyle. 9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'adhésif résineux filmogème est une -dispersion aqueuse de copolymère acétate de polyvinyle-éthylène 10. Noyaux et moules en sable produits par un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.