Brevet FR2267172A1 — publié le 19751107

L'invention concerne un procédé de réalisation d'un noyau à utiliser en fonderie, facile à éliminer et elle concerne également le noyau obtenu suivant ce procédé, avec le brevet allemand 2 123 623 on connait les noyaux constitues en carbone poreux, avec un volume poreux d'au moins 80% qu$apris-la coulée sont élimines de la pièce coulée par combustion sans résidu .Comme matière première il y a en particulier les produits carbonés préparés en carbonisant une résine synthétique expansée, à partir desquels les formes de noyaux souhaitées dans chaque cas sont ébauchées en sciant, tournant, perçant, ou par d'autres procédés d'usinage appropriés au carbone, tandis que, pour éviter de grandes pertes de matériau, les masses de corps résineux sont ajustées le plus possible aux dimensions du noyau, en tenant compte du retrait intervenant lors de la carbonisation .Les pertes par façonnage des noyaux de forme simple , comme par exemple cylindre plein ou parallélipipède, peuvent par suite rester faibles Pour des formes de noyau compliquées, comme par exemple un cylindre creux ou des noyaux à section variable, un ajustement de la forme et de la taille du corps en matière plastique expansée pour abaisser les pertes en masse utilisable n'est cependant pas possible, car les tensions de retrait apparaissant pendant la carbonisation des formes compliquées des corps en matières plastiques provoquant en général un déchirement des pièces . La base de l'invention est, lors de la fabrication des noyaux en matériau connu, d'éviter les pertes inévitables, ou au moins de les diminuer largement, et d'indiquer une matière première poreuse, qu'on puisse éliminer par combustion, à partir de laquelle on peut fabriquer des noyaux à utiliser en fonderie de forme compliquée, par exemple de forme creuse , sans perte considérable de matériau A cet effet, invention concerne un procédé de réalisation d'un noyau poreux utilisable en fonderie caractérisé en ce que l'on utilise une nappe de textile carbonisée Les matières premières de fabrication de noyaux conformes à l'invention sont des tissus, des feutres ou des non tissés en laine, coton, rayonne, polyacrylonitrile, ou autre matériau de fibre qui sont transformés par chauffage à une température d'environ 800 à 9000C en atmosphère inerte ou réductrice en une forme flexible de carbone dont la densité globale atteint selon le genre de matériau de départ utilisé environ 0,05 à 0,2 g/cm3, ce qui correspond à un volume poreux de 90 à 99%.Pour renforcer les propriétés mécaniques des textiles en carbone , en particulier celles des grands formats, il est avantageux d'imprégner la bande de tissu ou de feutre avec une résine synthétique, une solution de résine synthétique, ou une émulsion de résine synthétique, de durcir la résine par chauffage à environ 80 à 2500C et de carboniser en chauffant plus haut à environ 1000 Co les ponts carbonés formés alors dans 1'enchevetrement des fibres renforcent les formes carbonés textiles de telle façon que les déformations dûtes au poids de la masse coulée lors de la coulée sont exclues Des résines d'imprégnation appropriées sont, à titre d'exemple, les résines furanniques, les résines à base de phénolformd1déhye les résines acryliques, et les solvants appropriés Méthanol, le méthanol et l'acétone Selon un second procédé pour stabiliser les propriétés mécaniques, les tissus,feutres, ou non tissés de carbone, sont chauffés à des températures comprises entre 800 à 160000 environ dans une chambre à réaction dans laquelle est introduit sous une pression d'environ 1 à 500 Torr un gaz contenant des hydrocarbures, par exemple du propane, le cas échéant avec addition de gaz inerte .Le carbone obtenu par pyrogénation qui se libère alors entre les fils de carbone isolés produit de méme un renforcement suffisant de la structure textile o Comme la flexibilité de la nappe textile est amoindrie par imprégnation avec une résine synthétique cest-à-dire avec du carbone obtenu par pyrogénation qui se libère alors entre les fils de carbone isolés produit de mtme un renforcement suffisant de la structure textile. Comme la flexibilité de la nappe textile est amoindrie par imprégnation avec une résine synthétique ctest-à-dire avec du carbone obtenu par pyrogénération, il est indiqué d'effectuer le traitement par imprégnation sur les noyaux parfaitement formés les noyaux en forme de cylindre creux peuvent par exemple fabriquer en enroulant la bande de tissu ou de feutre de carbone sur une broche, les noyaux à section variable en empilant les unes par dessus les autres les bandes coupées aux dimensions du moment, la fixation de cette disposition ayant lieu gracie au traitement d' imprégnation qui s ensuit ou glace au collage des couches imprégnées Pour accélérer l'élimination des noyaux de la pièce coulée par combustion il est finalement avantageux d'imprégner les noyaux en carbone poreux avec un agent accélérant la rapidité de combustion ou d'activer les noyaux par traitement avec un oxydant . La rapidité de combustion est particulièrement catalysée par des composés métaux alcalins et du plomb; en ce cas, les composés à action catalytique sont ajoutés aux résines d'imprégnation utilisées pour stabiliser les propriétés mécaniques des bandes carbonées ou bien sont apportées sous forme de solutions ou de suspensions dans le noyau complètezent carbonisé .Des feutres de carbone imprégnés avec une solution aqueuse à 1% de nitrate de plomb et séchés ensuite se consument par exemple environ deux fois plus vite qu'un filtre non traité Des effets semblables sont obtenus en traitant les noyaux avec un oxydant, comme par exemple lacide nitrique ou la vapeur d'eau à une température d'environ 300 à 700 C. oour éviter un dégagement gazeux préjudiciable pendant la coulée, il est indiqué de sécher les noyaux après le traitement destiné à les activer La fabrication d'un noyau de coulée poreux à partir d'une nappe textile carbonisée est décrite ci-dessous à titre d'exemple : Une bande de 20cm de large d1un feutre de carbone de 3mm d'épaisseur est enroulée sur une broche de 5cm de diamètre en un cylindre creux ayant une épaisseur de paroi de 3cm.Après avoir ôté la broche,le cylindre est plongé dans une solution (30:70) de résine phonolique dans l'éthanol à laquelle ont été ajoutées 5 parties en poids d'une solution aqueuse saturée d'acétate de plomb; la résine en excédent est éliminée par centrifugation et le solide embobiné est chauffé d'abord à 1 400C pour durcir et carboniser la résine, et ensuite à 8000C en atmosphère d'azote . Les endroits légèrement fendillés du solide embobiné ont été enfin égalisés avec une fraise . Des limites de tolérances plus étroites sont observées en cas de besoinen tournant le cylindre . La perte par usinage atteint moins de 3%, alors que la perte lors de la fabrication d'un noyau semblable à partir de carbone en mousse atteint 30 à 40% Les propriétés du matériau du noyau étaient les suivantes : Densité globale - 0,11g/cm3 Résistance à la compression - 74N/cm2 Conductibilité thermique - 0,03 W/mC Coefficient de dilatation thermique -2.T0-6 Les noyaux issus de nappes textiles carbonisées sont, dans les conditions usuelles de coulée, stables à l'encontre de la plupart des métaux non ferreux comme par exemple l'aluminium ou le cuivre . Les noyaux peuvent entre disposés sans chauffage préalable dans le moule et assurés de la manière habituelle contre une poussée . L'élimination du noyau hors de la pièce coulée a lieu de façon avantageuse à l'aide d'une lance à oxygène, auquel cas le temps nécessaire pour une combustion complète n'atteint qu'une fraction de minute, même dans le cas de noyaux de grande dimension Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté à partir duquel on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes sans pour cela sortir du cadre de l'invention . EEVE I CÂTIONS 1) Procédé de réalisation d'un noyau poreux utilisable en fonderie, caractérisé en ce que l'on utilise une nappe de textile carbonisée 2) Procédé conforme à la revndi- cation I, caractérisé en ce que l'on emploie du feutre de carbone 3) Procédé conforme à l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on utilise un feutre dans lequel des fils de carbone sont liés en partie par des pantes de carbone 4) Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1,2 et 3 caractérisé en ce que la nappe contient un agent accélérant la combustion du carbone 5) Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1,2 et 3 caractérisé en ce que les fils de carbone sont activés par traitement avec un oxydant 6) Un noyau à utiliser en fonderie obtenu par le procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le noyau consiste en au moins deux nappes textiles carbonisées collées ensemble