Brevet FR2329377A1 — publié le 19770527

L'invention a pour objet un procédé de protection des pièces moulées contre la "grippure" du sable de moulage ou du sable à noyau. Une difficulté importante se rencontre, dans la pratique de fonderie, pour l'obtention de pièces coulées à surface lisse. Ce fait découle des procédés de préparation du sable de moulage ou du sable à noyaux, qui ne devra pas se gripper aux pièces coulées, d'une part, et d'autre part, au mode de décochage des noyaux. Jusqu'à présent, pour la protection de la surface de pièces coulées contre la "grippure" du sable de moulage ou à noyaux, on a employé des revetements spéciaux de protection appliqués sur les noyaux et les moules, ou encore, des agents d'addition convenables ajoutés aux sables de moulage et à noyaux au cour cours de leur préparation. On emploie généralement pour cet usage, du poussier ajouté au taux de 4 à 8%, en poids par rapport à celui du sable. Nais le poussier ne satisfait pas toutes les exigences impliquées actiellement par le "fini de surface" des pièces coulées de machines. En outre, on soulève maintenant de nombreuses protestations du point de vue de la sécurité du travail et de celui de la protection du milieu, car le poussier est le facteur décisif d'empoussièrage d'une fonderie et de plus, lors du remplissage d'un'moule par le métal fondu, le poussier en brûlant dégage des gaz très nocifs pour la santé, tels que par exemple, l'oxyde de carbone et le gaz sulfureux (o0 et Su2). Ctest pourquoi, tenant compte deys inconvénients précités, on a tendance à remplacer le poussier par d'autres matériaux qui protègeront efficacement les pièces coulées contre la grippure du sable de moulage ou à noyaux, et réduiront la rugorisité de leurs surfaces, et qui en même temps ne constitueront pas- un danger pour les fondeurs. On mélange ces matériaux au sable de moulage ou à noyaux durant sa préparation. Parmi les plus courants, il faut citer avant tout le noir de fumée, les agents à base de goudron, les bitumes, les huiles, et dernièrement aussi des plastiques. Ils jouent souvent le rôle d'un agent de foisonnement, mais avant tout, d'agents procurant un "charbon brillant", qui est un facteur décisif de la qualité du fini de surface des pièces coulées. Il s'obtient à partir desdits matériaux en fonction des conditions régnant dans le moule lors du remplissage de ce dernier par le métal en fusion. Malgré leurs avantages certains, par rapport au poussier, on emploie rarement ces matériaux, du fait des difficultés impliquées par le mode de leur incorporation au sable dans les conditions de travail en fonderie, et du fait qu'ils ne diminuent pas l'empoussiéragé puisqu'on les ajoute sous forme fluide. En outre, l'incorporation de ces matériaux sous forme fluide accroît la "surface propre" du sable, fait qui implique une augmentation des quantités de produits liants, par exemple de bentonite, et en plus, on obtient un sable qui présente un surcroit d'humidité défavorable. Il s'avère que si les matériaux qui sont porteurs de charbon brillant, sont ajoutés au sable de moulage ou à noyaux, alors les pièces coulées sont entièrement protégées contre l'effet de grippure du sable, et la rugosité des surfaces des pièces sera nettement réduite alors que le décochage des noyaux sera nettement amélioré. Un procédé de protection de pièces coulées contre la grippure du sable de moulage ou à noyaux, selon l'invention, consiste donc à incorporer des agents porteurs de charbon brillant sous la forme de corps granuleux durant le processus de prépara tion du sable. On emploie comme agents porteurs de charbon brillant, suivant l'invention, des matériaux connus tels que le noir de fumée, le goudron, les dérivés de carbone et de pétrole, le fuel oil, le brai, le bitume, le polyéthylène, le polystyrène, des copolymères éthylènepropyléniques, et autres. Selon l'invention on emploie avantageusement comme masse granuleuse de base, du sable de quartz enrobé d'un revêtement convenablement durable à partir de matières qui sont de bons agents porteurs de charbon brillant et qui ensuite seront stabilisés. Comme matière de stabilisation des agents porteurs, on emploie pour la fixation du charbon brillant sur les grains de la masse de base des résines/,ePpa exemple connues sous la marque Epidian 5 avec un durcisseur "Z", 'de l'acide phosphorique, de la formaline, de la résine végétale, et autres résines utilisées en fonderie. Selon 11 invention on applique les agents porteurs de charbon brillant et leur durcisseur de stabilisation un par un ou plusieurs à la fois en quantité suivant les besoins. Par exemple, la composition du revetement d'enrobage prévoit : de l'huile moyenne, de l'huile lourde, du goudron de bois feuillus, du noir de fumée, de la résine et un durcisseur ou de lthuile moyenne, du noir de fumée, de l'asphalte- de pétrole, de l'acide phosphorique, ou due l'huile moyenne, du noir de fumée, du polyéthylène, de l'"Epidian 5", un durcisseur, etc. On enrobe les grains de sable avec les agents porteurs de charbon brillant d'une manière quelconque connue en soi, par mélange, immersion, poudrage, ... Par exemple, on verse le sable de quartz dans un mélangeur à la température ambiante normale ou à une température plus grande et tour à tour on ajoute en portions diverses l'agent porteur ou plusieurs agents porteurs de charbon braillant, qu'on fait ensuite durcir. L'enrobage des grains de sable pourra être effectué à une température élevée, fait qui facilité l'obtention d'un revêtement durable. En fin du processus, on obtient un matériau fluide, un sable de moulage non collant et "enrobé", ce qui assure une manutention aisée de la masse granuleuse de base lors de son transport, du dosage, du mélange et la préparation des moules ou noyaux. On emploie le sable de quartz enrobé comme addition au sable de moulage ou à noyaux, plus particulièrement pour la fabrication de pièces coulées en fonte, ou soit, comme matériau de base seul pour sable de moulage ou à noyaux. Lorsqu'on remplit les moules par du métal fondu et durant la solidification de la pièce coulée, les composants de la matière d'enrobage et ceux du sable, sous l'effet de la chaleur, agissent conformément à leurs propriétés, procurant un charbon brillant qui protège la surface de la pièce coulée contre la grippure. Dans le sable de moulage ou à noyaux qui se trouve plus loin de la pièce coulée, le. sable enrobé n'est pas soumis au même degré à l'effet de la température élevée, comme celui qui se trouve directement au voisinage de la pièce moulée, donc son revetement d'enrobage n'est pas détérioré, et le sable enrobé bon pourra être recyclé. Les grains de sable à revêtement d'enrobage endommagé reste dans le sable de moulage après le décochage des pièces coulées, et ils peuvent constituer des composants d'une masse granuleuse pour du sable nouveau en préparation. Grâce à ce fait, ltempous- sièrage inhérent au sable décoché est réduit au minimum. Le sable enrobé mélang au sable à noyaux constitue un très bon agent de foisonnement qui améliore nettement le décochage des noyaux. Les sables de moulage et à noyaux additionnés de sable enrobé se caractérisent par de bonnes propriétés techniques, par exemple, ils atteignent une résistance à la compression - RW 0,6 à 1,20 kG/cm2, une pénétrabilité - PW de 100 à 200 unités, une fluidité de O à 6% de chute, et une liquidité supérieure à 80%, tandis que les pièces coulées dans ceux-ci présentent une faible rugosité dont la classe est de C80 à 020. Grâce à l'application d'agents porteurs de charbon brillant au sable de base, le sable ne grippe pas aux pièces coulées. De même, on constate une nette amélioration du décochage des noyaux, plus particulièrement de ceux obtenus à partir de sables à verre soluble durcis avec du C02, et on observe une nette réduction de l'empoussiérage des fonderies lors de toute opération constituant une source principale d'empoussiérage, telle que le dosage, le mélange des sables, décochage des pièces coulées à partir des moules, transport du sable décoché, nettoyage des pièces coulées, emmagasinage. En outre, la présence de sable enrobé dans le sable de moulage augmente sa résistance ce qui réduit nettement la quantité de bentonite utilisée. A part cela, l'application dans une base granuleuse d'agents porteurs de charbon brillant, au lieu de poussiers, augmente la liquidité du sable, ce qui permet de l'appliquer au moulage sous grande pression. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description qui suit, de modes d'exécution non limitatifs. Exemple I On verse dans un mélangeur par frottement, 400 kg de sable de quartz et 4 kg d'huile moyenne provenant de la distillation d'un goudron brut de cokéfaction de la houille. On "mélange" pendant 3 minutes, après quoi, sans interrompre l'opération de mélange, on ajoute par portion 16 kg de poudre de polyéthylène durant 5 mn. Puis tout en malaxant, on introduit 4 kg de résine connue sous la marque "Epidian 5", et après 5 mn on y ajoute 1 kg de durcisseur "Z" connu sous cette marqué. On mélange jusqu'au moment où l'on obtient un durcissement de l'enrobage sur les grains de quartz. Aux 400 kg de sable, on ajoute 4 kg d'eau, et après 1 mn de mélange, on additionne par portion 24 kg (6%) de bentonite et 60 kg (15ffi) de sable déjà enrobé selon procédé décrit, puis ensuite, on ajoute deux fois 4 kg d'eau. le sable de fonderie obtenu présente une résistance à la compression RW = 0,85 kG/cm29 une pénétrabilité P = 120 unités, c une fluidité Os = 2% et une liquidité Wp = 82%. Une pièce d'essais coulée ne présente -aucune trace de grippure de sable et son fini de surface est C40. Exemple II On verse dans un mélangeur par frottement, comme décrit dans l'exemple I, 500 kg de sable de quartz, 16 kg (40 de goudron de bois feuillus, 4 kg (1%) de résine commercialisée sous la marque "Epidian 5" et 1 kg (0,25%) de durcisseur Z de cette-meme marque. le sable à noyaux ou de moulage au taux de 40% de sable enrobé selon le mode sus-décrit, ajouté à du sable non trié de granulométrie /1K-0,30/0,24/0,60 à 80/ ayant un taux de 5,5 de bentonite et 2,5% d'eau, ledit sable présente alors les propriétés suivantes : résistance à la compression RW = 1,20 kg/cm2, c . pénétrabilité Pw = 100 unités, . fluidité en butte Os = 2,5 % et . liquidité Wp = 80%. On obtient ces mêmes propriétés pour un sable comportant un taux de bentonite de 8 à 10%, mais avec une réduction de la perméabilité et de la liquidité. Exemple III Suivant le mode décrit, on mélange dans un mélangeur par frottement 400 kg de sable de quartz dont la granulométrie est de 0,30/0,42/0,21 et 12 kg d'asphalte de pétrole ehauffé à 100 C, 2 kg (0,5%) de résine "Epidian 5", et 0,20 kg (0,05%) d'acide phosphorique pour enrober les grains de sable d'un film porteur de charbon brillant. Des noyaux d'essais établis en sable au taux de 40 kg de sable enrobé tel que décrit, 40 kg de sable de quartz et 4 kg de verre soluble, durcis avec du C02 présentent une très bonne aptitude au décochage et un fini de surface satisfaisant de la pièce coulée, sans application complémentaire d'un revêtement de protection des noyaux. Exemple IV On charge le mélangeur par frottement de 400 kg de sable enrobé selon l'exemple I, et en mélangeant continuellement, on ajoute 24 kg de bentonite et 12 kg d'eau. Le temps total de l'opération de mélange est de-6 à 8 mn. On obtient un sable spécial où la base granuleuse est constituée uniquement par du sable enrobé. La résistance dudit sable est égale à 0,8 kg/cm2, la perméabilité est de 180 unités, et la liquidité de 90fui. Les pièces moulées se caractérisent par une très faible rugosité en classe C20. REVENDICATION Procédé de protection-de pièces coulées contre la grîppuredu sable de moulage ou à noyaux par application d'agents porteurs de charbon brillant, caractérisé en ce qu'on incorpore des agents porteurs de charbon brillant au sable sous forme d'un revêtement qui enrobe la base granuleuse.