Brevet FR2237707A1 — publié le 19750214

La présente invention concerne un procédé de fabrication de moules et de noyaux de fonderie à 11 aide de mélanges liquides autodurcissants. On connaît les procédés de fabriction de moules et de noyaux de fonderie à l'aide de mélanges liquides autodurcissants constitués de sable de fonderie et d'agents de fluidifîcation, ces derniers mélanges étant nécessaires pour obtenir une bonne fluidification. Les résines synthétiques utilisées comme liants sont des résines uréeformaldéhyde qui présentent cependant l'inconvénient de faire apparaltre des défauts dans les pie ces coulées à cause de leur grande teneur en azote et de dégager une odeur désagréable, pénétrante, difficile à supporter durant le coulage, ou des résines furaniques qui-permettent de procéder au coulage dans des conditions meilleures, mais dont le prix est plus élevé. On connaît l'emploi comme agentsde durcissement soit de l'acide phosphorique de concentration 72-85 %, soit de acide paratoluène sulfonique de concentration 65 %. L'acide phosphorique à 72 % contient une importante quantité d'eau qui contribue à l'augmentation du volume de gaz produit pendant la coulée, ce qui provoque des défauts dans les pieces coulées, et l'utilisation de l'acide phosphorique à 85 Z exige des conditions spéciales de stockage puisqu'il cristallise en hiver et, étant donné sa causticité il impose la prise de mesures adéquates pour la protection du travail. Les agents de fluidification connus sont des détergents anioniques comme par exemple les alkylaryl-sulfonates de sodium qui présentent l'inconvé- nient d'avoir un grand pouvoir moussant Un autre inconvénient des mélanges fluides obtenus avec des résines furaniques réside dans la faible.résistance à la compression (environ 10 kgf/cm2). Le procédé de fabrication de moules et de noyaux de fonderie conformément à l'invention qui consiste à remplir 1/3-du volume du moule avec du mélange de modèle, et 2/3 avec du mélange de remplissage, élimine ces inconvénients en ce que, dans le but d'améliorer les propriétés mécaniques des moules et aussi les conditions de la coulée, il préconise - l'emploi d'un mélange de modèle composé de sable de fonderie contenant au -minimum 97,5 % de SiO2 et au maximum 0,5 %de composants séparables par lévigation ayant une granulation de 0,2-0,4 mm dans une proportion d'environ 77 X, et de 1,8-2,2 % de liant de résine furanique ayant une densité de 1,170-1,180, une viscosité de 13-17 cp, une teneur de 55-65 % en alcool furfurylique et au maximum de 5 % d'azote ;; - -l'emploi d'un mélange de remplissage composé du meme sable frais ou recyclé et de 1,8-2,5 % de résine urée-formaldéhyde ayant une densité de 1,23-1,33, une viscosité de 1 000-3 000 cp et une teneur de 1-5 % en formaldéhyde libre, auquel on ajoute 0,6 - 1 % d'alcool polyvinylique à 10 % ayant un indice de saponification au plus égal à 20 mg KOH/g, et 0,3 - 0,6 % d'urée et - l'addition, aussi bien dans le mélange de modèle que dans le mélange de remplissage ainsi préparés, de 2,8 - 5,5 % de solution acide de fluidifi cation, les moules obtenus par la coulée successive de ces deux mélanges étant démoulés au bout de 1 - 2,5 heures. Ci-après nous donnons un exemple de mise en oeuvre de l'invention. Le mélange de modèle, qui- constitue le 1/3 du volume du moule, est préparé en mélangeant dans un malaxeur de 100 litres à axe vertical et à palette en forme de S, ayant une vitesse de rotation de 70 - 100 tours/min, pendant deux minutes, 100 kg de sable de fonderie contenant au moins 97,5 % de Si02 et au maximum 0,5 % de composants séparables par lévigation, ayant une granulation de 0,2 - 0,4 mm dans une proportion d'environ 77 %,-avec 1,8 2,2 kg de liant de résine furanique ayant une densité de 1,170 - 1,180, une viscosité de 13-17 cp, une teneur en alcool furfurylique de 55-65 %, une teneur en azote au plus égale à 5 % et une teneur en substance solide de 21 - 24 %, et un pH de 6,0 - 6,4.Au mélange ainsi obtenu on ajoute ensuite 3,4 % d'une solution de fluidification constituée d'une partie de catalyseur acide de 0,4 partie de détergent et de 2 parties d'eau. Le catalyseur acide est d'un type connu, et est constitué de 4 - 6 parties d'acide phosphorique à 85 %, de 1 - 2 parties d'acide sulfurique titrant au moins 94 X, et de 2 - 5 parties d'eau. La solution acide de catalyseur possède une densité de 1,45 - 1,55. Le détergent employé a la composition suivante - acide dodécylbenzènesulfonique (95 - 99 %) - dodécylbenzène non-sulfoné (2 - 3 %) - acide sulfurique (pour compléter à 100 %) L'acidléde ce détergent, exprimée en mg KOH/g de substance, varie entre 180 - 200. Le mélange de remplissage, qui constitue les 2/3 du volume du moule, se prépare en mélangeant dans les memes conditions 100 kg de sable de fonderie du même type que celui utilisé dans le cas du mélange de modèle (ou du sable recyclé après traitement usuel -concassage, séparation magnétique, épuration, etc...-), et 1,8 - 2,5 kg de résine urée formaldéhyde ayant une densité de 1,23 - 1,33, une viscosité de 1 000 - 3 000 cp, une teneur de 1 - 5 % en formaldéhyde libre, de 60 - 70 % en substance solide et un pH de 7,5. Afin de supprimer l'odeur désagréable dégagée pendant la préparation du mélange de remplissage et à la coulée, on ajoute au sable mélangé avec le liant 0,6 - I Z d'une solution d'alcool polyvinylique à 10 % ayant un indice K = 65 - gO et un indice de saponification au plus égal à 20' mg KOH/g et 0,3 - t),6 % d'urée technique, ces deux proportions étant rapportées à la quantité de sable. Ensuite, on ajoute au mélange de remplissage ainsi préparé, 2,8 à 5,5 % de la meme solution de fluidification que celle utilisée dans le cas du mélange de modèle. Les moules et les noyaux sont obtenus par ~a coulée successive des deux mélanges dans la proportion indiquée ci-dessus à la tempèrature de 25 - 300 C. La durée d'utilisation et du durcissement des mélanges de modèle et de remplissage est conditionnée par la solution de durcissement et de fluidification ainsi que par les proportions des composants de solution. Cette constante pour les mélanges obtenus d@ns les conditions indiquées varie entre les limites suivantes : Pour le mélange de modèle : . durée d'utilisation .............. . 5 - 15 minutes durée du démoulage .. .... .......... : - 2.5 heures La durée de la prise finale est au maxi@um de 24 heures et la résistance à la compr@ssion de 25 . 23 kgf/cm2. Pour le mélange le @emplissage : durée @'utilisation ... ... .. .. @ - 7 minutes . durée @e @@ pris@ ................... .... 1 - 2 heures La procédé corformément à l'invention présente les avantages suivants : - les noyaux et les @oules obtenus par le prcédé selon l'invention, ayant teneur réduite @n azote et une fluidité élevée, peuvent être employés à la coulée de divers alliages ferreux et autres, des aciers hautement alliés. de fontes grises, de fontes au graphite sphéroïdale, de fontes malléables, etc - il permet d'éviter le dégagement de gaz nocifs, pendant la coulée - la consommation d'agents de fluidification est moindre. REVENDICATIONS 1.- Procédé de fabrication de moules et de noyaux de fonderie au moyen de mélanges liquides autodurcissants qui consiste à remplir 1/3 du volume de moule avec du mélange de modèle et 2/3 du volume avec du mélange de remplissage, caractérisé par le fait que dans le but d'améliorer les propriétés mécaniques des moules et aussi les conditions de la coulée, il préconise - l'emploi d'un mélange de modèle constitué de sable de fonderie contenant au moins 97,5 % de SiO2 et au plus 0,5 % de composants séparables par lévigation ayant une granulation de 0,2 - 0,4 mm dans une proportion d'environ 77 %, et de 1,8 - 2,2 % de liant de résine furanique ayant une densité de 1,170-1,180, une viscosité de 13-17 cp et une teneur de 55-65 % en alcool furfurilyque et au maximum de 5 X d'azote ;; - l'emploi d'un mélange de remplissage constitué du même sable de fonderie frais ou recyclé et de 1,8 - 2,5 % de résine urée-formaldéhyde ayant une densité de 1 23 - 1,33, une viscosité de 1 000 - 3 000 cp et une teneur de 1 - 5 % en formaldéhyde libre, auquel on ajoute 0,6 - 1 % de solution d'alcool po';yvinylique à 10 % ayant un indice de saponification au plus égal à 20 mg KOH/g, et 0,3 - 0,6 % d'urée ; et - l'addition aussi bien dans le mélange de modèle que dans celui de remplissage de 2,8 - 5,5 Z de solution acide de fluidification, les moules obtenus par ia coulée successive des deux mélanges étant démoulés au bout de 1-2,5 heures. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la solution acide de fluidification est constituée par X 0,8 - 1,5 partie d'un catalyseur acide, connue soi, ayant-une densité de 1,45 - 1,55 composé de 4 - 6 parties d'acide phosphorique à 85 %, de 1 - 2 parties d'acide sulfurique titrant au moins 94 Z et de 2 - 5 parties d'eau, - 0,2 - 0,5 partie de détergent usuel constitué de 95 - 99 Z d'acide dodécyl benzène sulfonique, de 2 - 3 % de dodécylbenzène non sulfoné, le reste étant de l'acide sulfurique, et par - 1,8 - 3,5 parties d'eau.