Brevet FR2281185A1 — publié le 19760305

L'invention concerne l'élimination des modèles du type en cire des moules de coulée à la cire perdue. Cette opération s'effectue rapidement et sans détérioration du moule par l'ap plicatlon drtw.e certaine energie se présentant sous la forme d'un rayonnement à haute fréquence. La réalisation des moules de précision suivant le procédé "à la cire perdue" implique nécessairement l'éliminstion du modèle du type en cire du moule de céramique l'entourant avant que ce dernier soit porté à une température élevée. Les matières du type de la cire fondent à la chaleur et sont généralement utilisées pour la réalisatIon des modèles;elles comprennent,par exemple, les cires naturelles, les cires synthétiques, le polystyrène, des mélanges de diverses cires, de matières thermoplastiques, et autres. Ces matières comprennent fréquemment des charges telles que l'acide adipique et contiennent également des plastifiants, des durcisseurs ou des agents modificateurs. Le terme "cire" désigne toutes ces matières. Un procédé classique d'élimination de la cire d'un moule consiste à chauffer ce dernier dans un four pour le porter à une température supérieure au point de fusion de la cire. Cependant, ce procédé est relativement lent, nécessite de nombreuses heures pour porter l'opération à terme et risque d'entraîner des détériorations du moule en raison de la forte dilatation thermique de la cirer réchauffement rapide de la grappe de moulage par de la vapeur d'eau humide dans un autoclave a également été réalisé. Bien que ce procédé soit plus rapide que le précédent, il est peu élaboré et nécessite de nombreuses manipulations. De plus, il est difficile de le mettre en oeuvre sous forme d opérations mécaniques continues. Des procédés d'élimination de la cire par solvants ont été mis en oeuvre. Cependant, ils sont coûteux et provoquent des dégagements de vapeurs toxiques ou explosives. L'élimination efficace de la cire nécessite ltapplica- tion rapide de chaleur pour que cette cire fonde en surface avant que sa forte dilatation thermique brise le moule de céramique. Un procédé optimal d'élimination de la cire dot avoir une action rapide, doit permettre la récupération du modèle et doit pouvoir se dérouler en continu et de manière automatique. L'invention concerne un tel procédé. Le procédé selon l'invention consiste à introduire une matière dissipative dans une composition constituant un modèle, puis à exposer le moule résultant à un rayonnement à haute fré- quence (de 700 à 30 000 mégahertz) qui, en portant sur la matière dissipative, produit un dégagement de chaleur. La matière dissipative peut Cotre introduite dans l'une des premières potées, dans l'une des couches suivantes de béton, on bien dans la couche finale d'étanchéité. Stincorporation de la matière dissipative, qui est avantageusement du carbone ou du graphite, dans l'une des premières potées rend la fusion du modèle plus rapide, mais augmente les risques de fluctuation des caractéristiques mécaniques du moule.Par conséquent, il est avantageux d'indorporer la matière dissipative dans l'une des couches finales dtétan- chéité, en quantité suffisante pour produire un échauffement convenable. Cependant, cette matière ne doit pas présenter des zones de fortes concentrations telles que l'application des micro-ondes fasse; apparattre des arcs. En général, une quantité de carbone ou de graphite entrant entre 1 et 50 % en poids de solide d'une couche donnée est satisfaisante. La matière dissipative constitue avantageusement de 3 à 10 fo en poids environ des particules solides de la couche. En variante, cette matière dissipative peut entre appliquée sous forme de pulvérisation déposée sur la surface extérieure du moule fini. L'élimination de la cire s'effectue en quelques minutes par ltapplication d'un rayonnement de fréquence comprise entre 700 et 30 000 mégahertz et, avantageusement, entre 900 et 2500 mégahertz. te traitement aux micro-ondes est avantageusement suivi d'un séchage à l'air chaud de la grappe qui élimine les der nieras traces de cire. Pour donner satisfaction, la matière dissipative doit présenter un facteur de perte d'au moins 1,0 à la fréquence des micro-ondes éiectromagnétiqnes. Ce facteur est le produit de la constante diélectrique par la tangente de l'angle de perte à la fréquence uti2isée. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure unique est une vue en perspective schématique de l'installation selon l'invention, destinée à l'élimination en continu de la cire par l'application de micro-ondes, cette installation comportant un four. Be procédé classique de réalisation d'un moule par coulage de précision à la cire perdue consiste à réaliser un modèle en cire de la pièce à produire, et à réaliser une empreinte de ce modèle dans des potes contenant de très fines particules réfractaires et un ou plusieurs liants. Ia dimension des particules réfractaires de la première couche, pouvant entre constituée de poudre de silice, est extr8mement réduite pour que la surface du moule réalisé présente un bon fini. Des liants tels que de la silice colloïdale, du silicate de sodium ou autre peuvent être ajoutés, avec un liant agissant à basse température, par exemple un alcool polyvinylique.Cette ou ces couches sont ensuite séchées, puis recouvertes d'une couche de stuc constituée de particules réfractaires plus grosses que celles des couches précédentes. L'ensemble est ensuite plongé plusieurs fois dans des boues réfractaires contenant de grosses particules de silice,de quartz, de zircon,d'oxyde de titane, d'alumine ou autres oxydes, puis une pellicule de stuc est ensuite appliquée pour augmenter 1' épaisseur du moule résultant pour qu'elle soit comprise entre environ 3,2 et 6,4 millimètres. Une ou plusieurs couches d'étanchéité, contenant des particules réfractaires et un liant à la silice, sont finalement appliquées et constituent le revêtement extérieur du moule. Comme mentionné précédemment, la matière dissipative peut être ajoutée à l'une quelconque des couches constituant le moule fini. Il est cependant avantageux de ne pas introduire cette matière dans la première couche2 car les particules fines de cette dernière risquent de rendre inégale la répartition de la matière dissipative ou d'affecter le fini de la surface. La matière dissipative peut titre introduite dans la composition de la potée, ou bien, par voie sèche, dans liune des couches de stuc. En variante, elle peut être appliquée sous forme de suspension, par pulvérisation ou trempage, sur le revêtement extérieur. Les exemples suivants décrivent les résultats obtenus par la mise en oeuvre de plusieurs variantes du procédé selon l'invention. Exemple 1 On applique une première couche de patte contenant 25 % en poids de particules de graphite. La composition de cette patte est la suivante 30 g de liant contenant de la silice 45 % d'une poudre de zircone d'une finesse convenable 25 % de graphite en particules convenablement dimen sionnées lorsque le moule est achevé, il est soumis à un rayonnement d'une puissance d'environ 7,2 kilowatts et de fréquence égale à 24-50 mégahertz.Il apparatt que la cire est éliminée de ce moule en trois minutes environ0 Exemple 2 Un moule identique à celui décrit dans exemple 1 est réalisé, hormis que des particules de graphite sont introduites à raison d'environ 25 % en poids dans les deuxipremières couches. Dans les mimes conditions d'irradiation que celles décrites dans l'exemple 1, l'élimination de la cire du moule seffectue en deux minutes. Exemple 3 Dans cet exemple, la première couche de béton est modifiée par l'addition de 25 % en poids de particules de graphite. Bien que la contrainte de rupture du moule résultant diminue par rapport à celle des moules décrits dans les exemples 1 et 2, l'élimination de la cire ne demande qu'une minute. Exemple 4 Dans cet exemple, la première couche de béton comprend un mélange équilibré de graphite et de stable. Dans les mimes conditions que décrit précédemment, la cire est éliminée du moule en deux minutes trente secondes environ. Exem;nle 5 Dans cet exemple, le moule fini est plongé dans une suspension aqueuse contenant des particules de carbone à raison de 30 % en poids. L'élimination de la cire, dans les mimes conditions que précédemment, se produit en deux minutes. Exemple 6 Un moule fini est recouvert par pulvérisation d'une suspension aqueuse contenant 15 % en poids de particules de carbone colloSdal. L'élimination de la cire s'effectue environ en deux minutes, dans les mimes conditions que précédemment. Exemple 7 Dans cet exemple, les particules de graphite sont introduites dans l'une des premières couches à raison de 25 ffi en poids. La couche de béton, recouvrant cette première couche, comprend un mélange équilibré de particules de carbone et de sable. l'a cire de ce moule est éliminée en deux minutes environ. Be temps d'exposition aux micro-ondes pour éliminer la cire dépend d'au moins quatre facteurs, à savoir la forme du moule, le type des additifs dissipatifs, leur concentration, et la puissance du rayonnement. Un chauffage auxiliaire, suivant le chauffage par micro-ondes, entratne également une diminution de moitié environ du temps nécessaire d'exposition aux microondes. Bes essais effectués sur des moules de production, consistant à leur appliquer des micro-ondes sous une puissance de 10 kilowatts pendant 4 à 5 minutes, puis à les exposer dans un four à de l'air porté à 930C pendant une durée équivalente, montrent que la cire peut entre totalement éliminée de ces moules. Ta figure représente une installation d'élimination en continu de la cire par micro-ondes a Cette installation comprend une table 10 supportant divers dispositifs parmi lesquels une enceinte métallique 11 dans laquelle les grappes des moules sont introduites. Ces grappes reposent sur des plateaux convenables (non représentés) qui arrivent sur des rouleaux 12 entratnés par une transmission à channe et pignons ou autres, logée dans un carter 13.Lorsque les plateaux avancent sur les rouleaux 12, ils portent sur un commutateur ou autre qui met en oeuvre deux vérins pneumatiques 14 élevant un volet métallique 15 qui empoche le rayonnement à haute fréquence d'atteindre l'enceinte 11 entrée, Lorsque le plateau avance dans l'installation, il porte sur d'autres commutateurs (non représentés) qui coupent l'alimentation des vérins pneumatiques 14 pour que le volet 15 redescende en position de protection,et qui mettent en oeuvre deux vérins pneumatiques 16 élevant un volet 17 et per me;tant afnsi au plateau de pénétrer dans un tronçon de traitement par micro-ondes. Deux générateurs 18 et 19 appliquent des micro-ondes à l'aide de guides 20 et 21 sur les grappes de moulage reposant sur les plateaux.Un ensemble 22 de commande dirige l'installation entière, y compris un dispositif de pro ductioll d'air chaud, une goulotte de décharge et un convoyeur. Après avoir passé pendant une durée prédéterminée dans le tronçon de traitement par micro-ondes, les moules traversent une zone d'air chaud dans laquelle un baffle 23 entoure un venti laveur 31 qui dirige sur le moule un courant d'air porte à une température comprise entre 82 et 880 C pour éliminer les dernières trace de cire. Le mouvement du plateau dans cette zone provoque la mise en oeuvre d'un autre commutateur (non représenté)qui déclenche deux vérins pneumatiques 24 élevant un volet metallique 25, de manière que ie plateau puisse sortir de la zone d'air chaud.Lorsque le volet 25 est éievé, un volet 26, sié en aval du précédent, reste abaissé ou en position de protection. Après que le plateau a dépassé le volet 25, il met en oeuvre un autre commutateur qui coupe l'alimentation des vérins 24 et déclenche deux vérins pneumatiques 27 élevant le volet 26 et permettant ainsi au moule nettoyé dtEtre retiré du convoyeur dans une enceinte 28 de sortie. Les plateaux sont convenablement ajourés de manière que la cire fondue puisse stégoutter dans une goulotte 29 disposée sur toute la longueur du convoyeur, du début de la zone de traitement par micro-ondes à l'enceinte de sortie. Un tuyau 30 de décharge conduit la cire récupérée vers un dispositif dans lequel elle est filtrée ou autrement purifiée aSnn de pouvoir Qtre réutilisée pour la réalisation de modèles. te procédé d'élimination de modèles par micro-ondes implique l'application rapide de chaleur à l'emplacement optimal du modèle cu du moule, ou à proximité, en raison de la ;puissance de pénétration du rayonnement à haute fréquence. Le transfert de chialeur à l'intérieur du moule s'effectue par conduction plu tét que par une lente combinaison d'effets de convexion et/ou de rayonnement thermiqueet de conduction, comme c'est le cas dans d'autres procédés. De plus, il est possible de masquer simplement les zones devant être peu chauffées par les micro-ondes à l'aide d'un déflecteur métallique. Il n'est pas nécessaire que les grappes de moulage arrivant dans l'installation soient préchauffées et le moule ne risque pas d'8tre détruit par des courants dispersés de con version ou un rayonnement thermique. La récupération de la cire est simplifiée, car la source de chaleur est propre et les opérations s'effectuent à basse température. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil décrit et représenté sans sortir du cadre de ltinvention. REVENDICATIONS 1. Procédé d'élimination de la cire d'un moule contenant un modèle type en cire, caractérisé par le fait qu'il consiste à introduire dans la structure du moule une matière présentant un facteur de perte élevé dans la plage des fréquences comprise entre 30 et 30 000 mégahertz, et à soumettre le moule à un rayonnement de fréquence comprise dans ladite plage pendant une durée suffisant à la liquéfaction du modèle de cire. 2o Procédé suivant la revendication i, caractérisé en ce que le facteur de perte est au moins égal à 1,0. 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la plage des fréquences est comprise entre 900 et 2500 mégahertz. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite matière est le graphite. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière est le carbone. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le graphite est appliqué dans une couche délimitant la surface extérieure du moule. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moule est soumis à un courant d'air chaud après avoir été exposé aux micro-ondes. 8. Appareil dtélimination de la cire d'un moule, caractérisé en ce qu'il comporte, alignées dans l'ordre de leur énunération, une zone d'entrée, une zone de chauffage dans laquelle une source de rayonnement à micro-ondes est disposée, et une zone de sortie, un convoyeur passant dans ces trois zones, un dispositif faisant passer en continu un moule successivement dans ces zones, et un dispositif récupérant la cire fondue, éliminée du moule dans la zone de chauffage. 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte une seconde zone de chauffage qui comprend un dispositif faisant circuler de l'air chaud et disposé entre la première zone de chauffage citée et la zone de sortie. 10. Appareil selon la revenuication 8, caractérisé en ce qutil comporte un déflecteur mobile sélectivement entre la zone d'entrée et la première zone de chauffage citée pour protéger ladite zone d'entrée du rayonnement auquel la zone de chauffage est soumise.