Brevet FR2267173A1 — publié le 19751107

La présente invention concerne un procédé pour la fabrication de carapaces utilisées en fonderie. L'invention concerne plus précisément la fabrication de carapaces, moules coquilles ou masques selon le procédé Croning. On sait que selon ce procédé les pièces de fonderie sont obtenues par coulée de métal dans un moule ou carapace perdu et formé par un moulage de sable aggloméré par une résine. A cet effet la carapace ou moule est réalisée par moulage d:un mélange en vrac de sable avec incorporation d'une résine de liaison à l'étant brut, ltensem- ble étant moulé sur un modèle et soumis à un effet thermique permettant le ramollissement de la résine et la solidarisation des grains de sable entre eux en assurant ainsi la prise de l'ensemble et I'obtentiond'une carapace rigide dont la forme intérieure, obtenue par moulage sur le modèle, correspond à la forme de la pièce souhaitée. La carapace ainsi réalisée reçoit alors la coulée de métal qui prend la forme de l'espace intérieur de la carapace donnant ainsi une pièce de fonderie de forme appropriée ;la réalisation de carapaces ou moules dans ce procédé est donc particulièrement simple et rapide et elle permet en outre d'obtenir des carapaces présentant des caractéristiques mécaniques intéressantes et une grande finesse du grain permettant la réalisation en fonderie de pièces de grande précision et de formes complexe L'intérêt technique de ce procédé est cependant balancé par l'inconvénient que représente son prix de revient compte tenu de l'utilisation nécessaire de résine incorporée au sable et constituant le liant de ce dernier ; en effet cette résine est perdue étant dégradée par l'élévation thermique élevée que représente la coulée du métal fondu dans la carapace. Llélévation du prix de revient des résines de synthèse nécessaires pour la mise en oeuvre de ce procédé diminue par conséquent considérablement son intérêt sur le plan économique. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients et concerne un procédé pour la réalisation de carapaces ou moules de fonderie alliant les avantages techniques et les possibilités de performances du procédé Croning tout en limitant considérablement l'inconvénient économique que représentent l'utilisation et la consommation de résine de synthèse à prix de revient élevé. A cet effet l'invention concerne un procédé pour la réalisation de carapaces moules ou coquilles utilisés en fonderie, du type dans lequel un mélange de sable et de résine est appliqué sur le modèle et soumis à un effet thermique apte à provoquer le ramollissement de la résine et la prise du mélange prenant la forme du modèle et conformant ainsi le moule ou carapace caractérisé en ce que l'on utilise pour la formation du moule ou carapace successivement deux mélanges de sable et résine, soit un premier mélange constitué de sable fin et de résine en pourcentage élevé, ce premier mélange étant appliqué sur le modèle en premier lieu pour former une première couche mince de faible épaisseur épousant la forme du modèle, le second mélange comportant un sable plus grossier et un pourcentage de résine plus faible que le précédent étant ensuite appliqué pour compléter l'épaisseur de la paroi de la carapace vers l'extérieur. De préférence dans le procédé selon l'invention les conditions d'exposition du premier mélange sur le moule sont réglées en durée et en température de façon à obtenir une pellicule superficielle épousant la forme du modèle et en évitant la prise du sable sous l'effet du ramollissement de la résine dans les couches du mélange situées au delà de l'épaisseur souhaitée pour la formation de la petite pellicule. De préférence encore le second mélange de sable grossier et comportant un pourcentage de résine plus faible est appliqué sur le modèle immédiatement après application du premier mélange avec formation de la pellicule primaire obtenue par le premier mélange et évacuation de l'excès du premier mélange n'ayant pas fait prise sur le modele le second mélange étant appliqué immédiatement après retrait de l'excès du premier mélange et l'effet thermique étant poursuivi de façon à obtenir la prise du second mélange autour de la pellicule primaire formée par le premier mélange. L'invention concerne de façon plus précise un procédé pour la réalisation de carapaces utilisables en fonderie caractérisé en ce que l'on applique sur un modèle représentant la pièce de fonderie désirée un premier mélange de sable fin à pourcentage de résine élevé, lue modèle étant soumis à un effet thermique de façon à assurer le réchauffement du mélange sable et résine dans la zone en contact avec le modèle en assurant la prise du sable et de la résine et la formation d'une pellicule primaire entourant le modèle, l'excès de sable et de résine du premier mélange étant immédiatement évacué après la formation de ladite pellicule un second mélange de sable grossier et comportant un pourcentage de résine plus faible que le premier mélange étant ensuite appliqué sur ledit modèle entouré de la pellicule obtenue à partir du premier mélange, l'effet thermique étant poursuivi de façon à assurer la prise d'une couche de sable du second mélange autour de la pellicule obtenue par le premier mélange, la couche du second mélange faisant corps avec la pellicule intérieure et assurant les propriétés mécaniques du moule ou de la carapace ainsi réalisé. L'invention concerne également les carapaces obtenues selon le procédé décrit ci-dessus A cet effet l'invention concerne un moule > carapace ou coquille utilisable pour la fonderie et caractérisé en ce qu'il comporte une pellicule de sable fin aggloméré par une résine intersticielle , cette pellicule formant la paroi intérieure du moule et étant associée vers l'extérieur à une épaisseur constituée d'un mélange de sable grossier aggloméré par une résine, le pourcentage de résine dans cette couche d'épaisseur étant inférieur au pourcentage de résine dans la pellicule primaire. Par exemple selon une première forme de réalisation le premier mélange destiné à constituer la pellicule primaire comporte un sable fin (de 100 à 140 ASA) et un pourcentage de résine de l'ordre de 4% , le second mélange apte à constituer la couche d'épaisseur est constitué par un sable grossier de 40 à 60 ASA et comporte un pourcentage de résine compris entre 0, 5 et 2%. On comprend que selon l'invention la couche primaire formée en premier lieu autour du modèle forme une couche de contact permettant d'épouser de façon très fine et très régulière les formes complexes du modèle en obtenant une peau de grain fin et régulier et un moulage précis ; la couche extérieure obtenue à partir d'un sable grossier forme la couche d'épaisseur permettant de soutenir l'ensemble et de donner à la carapace les propriétés de résistance mécanique nécessaires pour permettre sa tenue lors des manipulations de mise en place et lors de la coulée du métal. On peut ainsi réaliser des moules, carapaces ou coquilles dont la paroi intérieure, apte à recevoir le métal en fusion peut etre réalisée avec des propriétés et performances de finesse idéales qui sont les avantages traditionnels obtenus par le procédé Croning ; cependant la consommation importante de résine nécessaire est limitée à la couche primaire de contact à laquelle elle apporte ses possibilités de finesse et de précision; par contre la couche d'épaisseur ou de soutien ne fait appel qu'à des matériaux grossiers et à un pourcentage de résine beaucoup plus faible ; comme la couche primaire peut être limitée à une épaisseur faible de l'ordre de quelques millimètres ,la consommation globale de résine peut être considérablement limitée mais on pourra ainsi réaliser dans le procédé de l'invention des carapaces , moules ou coquilles qui présenteront les propriétés de finesse et de précision maximum tout en limitant la consommation de résine à un taux éventuellement in férieur à 50% de la consommation nécessitée antérieurement en réalisant des moules ou carapaces à partir d'un mélange unique. L'invention concerne également une machine à mouler les carapaces 5moules ou coquilles du type comportant un support pour le positionnement du modèle des moyens de chauffage permettant l'élévation thermique du dit modèle ,une réserve de mélange sable et résine et des moyens pour appliquer le mélange en vrac sur le modèle , caractérisoeen ce que le réservoir de mélange comporte deux compartiments affectés chacun à un mélange différent, soit un premier mélange de sable fin et à haute teneur en résine, et un second mélange de sable grossier et à faible teneur en résine la machine permettant l'amenée du premier mélange en vrac sur le modèle en vue de la formation de la pellicule de contact primaire, ltévacuation ultérieure de l'excès du premier mélange au delà de la couche superficiell e ayant fait prise au contact du modèle soumis à élévation thermique, l'amenée ultérieure du second mélange apte à conformer une couche secondaire de soutien prolongeant en épaisseur la couche superficielle primaire de contact et enfin l'évacuation de l'excès du second mélange ntayant pas fait prise lors de la formation de la couche secondaire de soutien Plus précisément l'invention concerne une machine pour la fabrication de moules ou carapaces de fonderie du type Croning et comportant un bac à renversement destiné à contenir le mélange sable résine et amenée par basculement sur le cadre portant le modèle, caractérisée en ce que le bac à renversement comporte deux compartiments séparés et contenant chacun un melange de sable et résine de caractéristiques différentes, le bac comportant un volet apte à refermer alternativement chacun des compartiments contenant un des mélanges. Selon une variante l'invention concerne une machine pour la fabrication de carapaces ou moules de fonderie du type Croning, la machine comportant deux réserves de mélange sable-résine , chacune des réserves contenant un mélange de caractéristiques différentes la machine comportant en outre deux cir- cuits d'amenée et d'évacuation de mélange sable-résine , chaque circuit étant affecté à chacun des dits mélanges et relié au réservoir correspondant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit et qui est donnée en rapport avec quelques formes de réalisations présentées à titre d'exemples non limitatifs et en se référant aux dessins annexés. La figure 1 représente une vue du modèle pour la formation du moule ou carapace. La figure 2 représente le meme modèle soumis à élévation de température au moment de l'application du premier mélange sable-résine. La figure 3 représente le modèle après l'application du premier mélange et après formation de la couche primaire de contact. La figure 4 représente le modèle au moment de l'application du second mélange sable-résine. La figure 5 représente la carapace ou le moule une fois formé. La figure 6 représente une vue en coupe de la carapace. La figure 7 représente une vue d'une machine à mouler les carapaces et adaptée pour la mise en oeuvre du proc-édé de l'invention. La figure 8 représente une vue d'un réservoir à deux compartiments monté sur une machine pour mouler les carapaces selon le procédé de l'invention. On voit selon l'ensemble des figures 1 à 6 un modèle 1 correspondant à la forme de la pièce de fonderie à réaliser. Dans une première phase de mise en oeuvre du procédé le modèle 1 reçoit une application de mélange sable-résine correspondant à une première for mulation ; ce premier melange contient un sable fin (de 100 à 140 AFA ) , et un pourcentage de résine élevé de tordre de 4% ; le modèle est monté sur la plaque 2 ; un réservoir à basculement 4 contenant une masse de sable 3 cons tituant le premier mélange est basculé de façon à ce que le modèle 1 soit noyé dans la masse de sable 3 ; à la suite de l'élévation thermique du modèle selon des dispositifs connus on obtient ainsi qu'on le voit à la figure 3 un ramollissement de la résine dans la couche du mélange sable-résine située immédiatement au voisinage du modèle ; la résine se ramollissant fait prise avec le sable et crée une couche superficielle 5 de faible épaisseur constituant une couche primaire de contact épousant la forme du modèle 1; dans la phase ultérieure on répète l'opération précédente et avec un réservoir 6 qui peut etre différent du premier et contenant un mélange de sable-résine 7 de formulation moins noble , le sable étant plus grossier (de 40 à 60 AFA) et ne contenant qu'un pourcentage de résine inférieur et de l'ordre de 0, 5 à 2% ; la base du sable-résine 7 correspondant au deuxième mélange est appliquée sur le modèle 1 déjà entouré de la couche primaire de contact 5 ; l'effet thermique est poursuivi et on obtient ainsi la formation d'une couche secondaire de soutien entourant la couche primaire 5, ainsi qu'on le voit à la figure 5. La carapace ainsi obtenue est formée par deux couches, soit une couche de contact primaire destinée à former la paroi intérieure de la carapace ou du moule et une couche périphérique ou de soutien 8 formée à partir du second mélange 7 de sable de grain plus grossier et plus pauvre en résine. Ainsi qu'on l'a exposé on obtient ainsi une carapace ou un moule dont la paroi intérieure destinée à recevoir la coulée de métal permet des hautes performances techniques avec des qualités de finesse et de précision obtenues grace à un pourcentage important de résine ; cependant la masse formant la paroi de soutien 8 du moule est réalisée en sable grossier pauvre en résine en permettant ainsi une économie de matière importante. Selon la figure 7 on voit que l'on peut réaliser une machine pour le moulage de carapaces comportant deux bacs 4 et 6 chacun contenant un mélange sablerésine 3 et 7 respectivement de propriétés et caractéristiques différentes à cet effet le plateau 2 est monté articulé sur deux côtés perpendiculaires et il peut donc etre basculé successivement sur chacun des bacs 4 et 6 en le refermant et en permettant le renversement du bac sur le plateau comme on le voit aux figures 2 et 4 en utilisant les techniques connues. Dans ces conditions chacun des bacs contenant un mélange de sables différents peut etre amené sur le plateau et permet la réalisation dans un premier temps de la première couche de contact ou couche primaire mince puis la formation au dessus de cette couche primaire de contact 5 , de la couche secondaire de soutien 8. On voit que selon la figure 8 on peut également réaliser un bac unique comportant intérieurement deux compartiments séparés par la cloison 10 ; cette dernière comporte à son extrémité un volet mobile 11 capable d'etre basculé d'un côté ou de l'autre pour refermer l'un des compartiments ; le compartiment refermé est donc ainsi mis en position inactive tandis que le compartiment opposé est en position active ; on comprend que l'on peut donc amener le bac 12 au dessus du plateau 2 successivement après avoir mis le volet ll dans l'une puis dans l'autre position en sorte que le plateau 2 reçoit successivement chacun des deux mélanges de sable-résine. La description qui précède n'ayant été donnée qulà titre d'exemple d'une forme de réalisation de l'invention n'a aucun caractère limitatif et l'on pourra sans franchir les limites de l'invention réaliser à partir des éléments décrits plusieurs variantes ou formes de réalisation de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour la réalisation de carapaces, moules ou coquilles utilisés en fonderie du type dans lequel un mélange de sable et de résine est appliqué sur le modèle et soumis à un effet thermique apte à provoquer le ramollissement de la résine et la prise du mélange prenant la forme du modèle et conformant ainsi le moule ou carapace, caractérisé en ce que l'on utilise pour la formation du moule ou carapace successivement deux mélanges de sable et résine soit un premier mélange constitué de sable fin et de résine en pourcentage élevé , ce premier mélange-étant appliqué sur le modèle en premier lieu pour former une première couche mince de faible épaisseur épousant la forme du modèle , le second mélange comportant un sable plus grossier et un pourcentage de résine plus faible que le précédent étant ensuite appliqué pour compléter l'épaisseur de la paroi de la carapace vers l'extérieur. 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les conditions d'exposition du premier mélange sur le moule sont réglées en durée et en température de façon à obtenir une pellicule superficielle épousant la forme du modèle et en évitant la prise du sable sous l'effet du ramollissement de la résine dans les couches du mélange situées au delà de l'épaisseur souhaitée pour la formation de la petite pellicule. 3 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le second mélange de sable grossier et comportant un pourcentage de résine plus faible est appliqué sur le modèle immédiatement après application du premier mélange avec formation de la pellicule primaire obtenue par le premier mélange et évacuation de l'excès du premier mélange n'ayant pas fait prise sur le modèle le second mélange étant appliqué immédiatement après retrait de l'excès du premier mélange et l'effet thermique étant poursuivi de façon à obtenir la prise du second mélange autour de la pellicule primaire formée par le premier mélange. 4 - Procédé pour la réalisation de carapaces utilisables en fonderie selon la revendication 2 , caractérisé en ce que l'on applique sur un modèle représentant la pièce de fonderie désirée un premier mélange de sable fin à pourcentage de résine élevé , le modèle étant soumis à un effet thermique de façon à assurer le réchauffement du mélange sable et résine dans la zone en contact avec le modèle en assurant la prise du sable et de la résine et la formation d'une pellicule primaire entourant le modèle , l'excès de sable et de résine du premier mélange étant immédiatement évacué après la formation de ladite pellicule, un second mélange de sable grossier et comportant un pourcentage de résine plus faible que le premier mélange étant ensuite appliqué sur ledit modèle entouré de la pellicule obtenue à partir du premier mélange , l'effet thermique étant poursuivi de façon à assurer la prise d'une couche de sable du second mélange autour de la pellicule obtenue par le premier mélange la couche du second mélange faisant corps avec la pellicule intérieure et assurant les propriétés mécaniques du moule ou de la carapace ainsi réalisé. 5 - Moules ou carapaces caractérisés en ce qu'ils sont obtenus selon le procédé décrit dans l'une des revendications 1 2 , 3 ou 4 ci-dessus. 6 - Moule carapace ou coquille utilisable pour la fonderie et caractérisé en ce qu'il comporte une pellicule de sable fin aggloméré par une résine inter s- ticielle , cette pellicule formant la paroi intérieure du moule et étant associée vers llextérieur à une épaisseur constituée d'un mélange de sable grossier aggloméré par une résine, le pourcentage de résine dans cette couche d'épaisseur étant inférieur au pourcentage de résine dans la pellicule primaire. 7 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 ci-dessus caractérisé en ce que le premier mélange destiné à constituer la pellicule primaire comporte un sable fin (de 100 à 140 ASA) et un pourcentage de résine de l'ordre de 4%, le second mélange apte à constituer la couche d'épaisseur étant constitué par un sable grossier de 40 à 60 ASA et comportant un pourcentage de résine compris entre 0, 5 et 2%. 8 - Moule selon l'une des revendications 5 ou 6 ci-dessus caractérisé en ce que le premier mélange destiné à constituer la pellicule primaire comporte un sable fin (de 100 à 140 ASA ) et un pourcentage de résine de l'ordre de 4%, le second mélange apte à constituer la couche dlépaisseur étant constitué par un sable grossier de 40 à 60 ASA et comportant un pourcentage de résine compris entre 0, 5 et 2%. 9 -Machine pour la mise en oeuvre d'un procédé conforme à l'une des revendications 1 à 4 ci-dessus et destinée à mouler les carapaces ,moules ou coquilles de fonderie, la machine étant du type comportant un support pour le positionnement du modèle, des moyens de chauffage permettant I'élévation thermique du dit modèle, une réserve de mélange sable et résine et des moyens pour appliquer le mélange en vrac sur le modèle, caractérisée en ce que le réservoir de mélange comporte deux compartiments affectés chacun à un mélange différent, soit un premier mélange de sable fin et à haute teneur en résine, et un second mélange de sable grossier et à faible teneur en résine, la machine permettant l'amenée du premier mélange en vrac sur le modèle en vue de la formation de la pellicule de contact primaire, l'évacuation ultérieure de l'excès du premier mélange au delà de la couche superficielle ayant fait prise au contact du modèle soumis à élévation thermique, l'amenée ultérieure du second mélange apte à conformer une couche secondaire de soutien prolongeant en épaisseur la couche superficielle primaire de contact et enfin l'évac,uation de l'excès du second mélange ayant pas fait prise lors de la formation de la couche secondaire de soutien. 10 - Machine pour la fabrication de moules ou carapaces de fonderie du type Croning et comportant un bac à renversement destiné à contenir le mélange sable-résine et amené par basculement sur le cadre portant le modèle caractérisée en ce que le bac à renversement comporte deux compartiments séparés et contenant chacun un mélange de sable et résine de caractéristiques différentes, le bac comportant un volet apte à refermer alternativement chacun des compartiments contenant un des mélanges. 1 1 - Machine pour la fabrication de carapaces ou moules de fonderie du type Croning, la machine comportant deux réserves de mélange sable résine, chacune des réserves contenant un mélange de caractéristiques différentes, la machine comportant en outre deux circuits d'amenée et d'évacuation de mélange sable-résine , chaque circuit étant affecté à chacun des dits mélanges et relié au réservoir correspondant.