Brevet FR2569586A1 — publié le 19860307

Procéda pour la préparation de noyaux de fonderie et composition céramique utilisable pour la mise en oeuvre dudit procédé La présente invention concerne un procédé pour la préparation de noyaux de fonderie ; elle concerne également les compositions céramiques utilisables pour la mise en oeuvre dudit pro cédé. On a déjà décrit, par exemple dans le brevet français 7 232 729, des noyaux de fonderie destinés notamment au coulage de pièces formées de métaux à point de fusion élevé, dans lesquels la charge, constituée pour l'essentiel de silice fondue et de zircon, est liée par une résine de silicone que l'ou transforme è haute température en un produit siliceux qui possède lui-meme des propriétés liantes. Dans le procédé décrit dans ledit brevet un mélange contenant au moins la charge, la résine silicone et un catalyseur est injecté dans un moule dont la température est telle qu'on y provoque au moins un début de réticulation de la résine silicone, puis le produit moulé obtenu est soumis à un chauffage convenable. Le procédé selon la présente invention se distingue du procédé décrit ci-dessus par le fait que, pour réaliser le produit moulé en forme, on utilise les propriétés thermoplastiques de la résine silicone en évitant la réticulation de ladite résine. Le procédé selon l'invention est donc caractérisé en ce que - on effectue le mélange de la charge et de la résine silicone - ledit mélange étant à une température telle que la résine sili cone est "fondue", il est mis en forme dans un moule froid, c'est-A-dire à une température telle qu'elle provoque la soli dification de la résine - puis le noyau moulé est soumis à un chauffage convenable de façon à provoquer tout d'abord la réticulation de la résine puis la décomposition de ladite résine. Il a été trouvé, en outre, qu'avec les résines silicones actuellement connues, il était souhaitable, pour favoriser la fusion (ou plastification) de la résine lors de la mise en forme du mélange dans le moule1 d'ajouter au mélange un produit plastifiant. De tels plastifiants sont connus, ils ont pour r8le d'une part, comme indiqué ci-dessus, de rendre plus fluide la résine contenue dans le mélange mis en forme et d'autre part, de rendre ledit mélange plus malléable. Parmi les plastifiants utilisables, on mentionnera l'acide stéarique, l'alcool stéarylique, l'alcool cétylique... Nais, de plus, il a été trouvé que ledit plastifiant pouvait, lorsqu'il était utilisé en quantités notables, avoir des effets bénéfiques sur la porosité du noyau final ; en effet lors du chauffage de l'objet moulé à haute température, chauffage qui provoque la transformation de la résine silicone en produit siliceux, ledit plastifiant est détruit et cette destruction provoque une porosité bénéfique et recherchée à la surface et dans le noyau de fonderie.Pour obtenir cet effet optimal du plastifiant, on utilisera entre 10 et 20 parties en poids du plastifiant pour 100 parties de charge. La charge utilisée dans la présente invention est constituée, comme connu, d'un mélange à granulométries convenables, de silice vitreuse (ou fondue) et de zircon. De telles charges ont été largement décrites dans les brevets et publications antérieurs comme par exemple dans le brevet français 7 232 729. Pour fixer les idées, on peut indiquer que les charges seront constituées pour 100 parties en poids de charge, de 60 à 80 parties en poids d'une silice vitreuse (ou fondue) de granulométrie 0-120 micromètres et de 40 à 20 parties en poids de farine de zircon de granulométrie 0-50 micromètres. Les résines silicones utilisables sont également des produits connus, notamment les résines siloxanes décrites dans le brevet français 7 232 729. Parmi ces résines, on choisira des polymères thermoplastiques, c'est-à-dire des polymères qui sont solides à des températures inférieures à environ 50-600C et qui sont fluides (pâteux) à des températures comprises entre 50-60 C et 150 C environ ; de plus, ces résines devront - se réticuler, en présence ou non d'un catalyseur, lorsqu'elles seront portées à une température supérieure à 150 0C environ, - et se décomposer pour donner, comme connu, un produit liant siliceux lorsqu'elles seront chauffées à une température de l'ordre de 1 000 à 1 2O00C. La quantité de résine à utiliser sera de l'ordre de 2 à 8 parties en poids pour 100 parties de charge. On notera qu'il est connu que certaines huiles siliconées peuvent jouer, vis-à-vis de la résine, un rôle d'agent fluidifiant à basse température. Il sera donc possible et parfois souhaitable d'employer simultanément la résine silicone et ces huiles siliconées étant entendu que ces dernières, lors du chauffage final à haute température, se décomposeront également pour donner naissance aux produits siliceux. On notera alors que, dans les procédés antérieurs connus, il est nécessaire d'utiliser un catalyseur de réticulation de la résine de façon à provoquer ladite réticulation, au moment de la mise en forme, à température assez basse, l'emploi d'un catalyseur de ce type n'est plus nécessaire dans le nouveau procédé selon l'invention. L'utilisation effective d'un tel catalyseur dépendra donc de la résine choisie, de la vitesse de réalisation du noyau et de la conservation des dimensions précises dudit noyau. Les melanges utilisés pour la mise en oeuvre de Itin vention sont donc caractérisés en ce outils contiennenta pour 100 parties en poids d'une charge constituée de 60 à 80 parties dune silice vitreuse de granulométrie 0-120 micromètres et de 40 à 20 parties de farine de zircon de granulométrie 0-50 mieromètresa - de 2 à 8 parties en poids de résine thermoplastique et EétiCu lable de silicone, - et de 10 à 20 parties en poids de plastifiant Lesdits mélanges peuvent éventuellement contenir - une huile siliconée jouant le rôle d'agent fluidifiant de la résine silicone, - un catalyseur de réticulation de la résine silicone, - un agent de démoulage du mélange après sa mise en forme. A titre d'exemples non limitatifs, on donne ci après la composition de mélanges selon l'invention ; ces mélanges sont tous réalisés à partir de 100 parties en poids de charges constituées par silice fondue 60 à 80 parties 0-120 gm farine de zircon 40 à 20 parties 0-50 m Lesdites mélanges contiennent en outre, pour 100 parties en poids de charge, Exemple 1 Résine silicone (M.K. WAKER) 2,5 à 7,5 parties en poids Plastifiant (acide stéarique) 14 à 19 parties en poids Exemple 2 Résine silicone (M.K. WAKER) 2,5 à 7,5 parties en poids Plastifiant (alcool stéaryfique) 14 à 19 parties en poids Exemple 3 Résine silicone (M.K.WAKER) 2,5 à 5 parties en poids Huile siliconée (48 V 750 R.P.) 1 à 4 parties en poids Plastifiant (alcool stéarylique) 10 à 14 parties en poids Exemple 4 Résine silicone (M.K. WAKER) 2,5 à 5 parties en poids Huile siliconée (48 V 750 R.P.) 1 à 4 parties en poids Plastifiant (alcool stéarylique) 10 à 14 parties en poids Agent de démoulage (stéarate 0,2 à 0,5 partie en poids de Ca) Exemple 5 Résine silicone (M.K. WAKER) 2,5 à parties en poids Huile siliconée (48 V 750 R.P.) là 4 parties en poids Plastifiant . alcool stéarylique 8 à 10 parties en poids . alcool cétylique 2 à 6 parties en poids Agent de démoulage (stéarate de Ca) 0,2 à 0,5 parties en poids Chacun deys mélanges décrits ci-dessus a été mis en oeuvre comme décrit ci-après - on a mélangé, à 140 C, les divers ingrédients du mélange de façon à constituer une pâte ; cette pâte chaude peut être re froidie et conservée ou utilisée immédiatement ; - la bAte chaude est admise dans un moule porté par une presse le moule est refroidi à une température d'environ 200C.Après refroidissement du mélange (quelquessecondes),celui-ci est démoulé - c'est à ce stade du procédé qu'il est parfois utile d'avoir ajouté au mélange l'agent de démoulage ; - l'objet mis en forme est alors chauffé progressivement jusqu' une température d'environ 1 2000C et il est maintenu à cette température pendant environ 3 h. Pour réaliser ce chauffage sans déformation du noyau, on peut soit placer ledit objet dans un moule préformé en céramique soit admettre ledit objet dans du sable. Dans ce dernier cas il peut être souhaitable pour éviter tout collage du sable sur la surface d'enduire ladite surface à l'aide d'un produit du type "teflon". Les noyaux obtenus présentent des propriétés interessantes que l'on a pu mettre en évidence sur des éprouvettes prélevées sur lesdits noyaux Ces propriétés sont notamment un retrait d'injection au plus égal à 0,1 % - une porosité ouverte de 29 à 30 7. - un retrait à la cuisson de 0,9 à 1,3 7. - une résistance à la flexion à chaud de 160 kg /cm à 1 100 C - une stabilité dimensionnelle à 1 11000C très satisfaisante. Ces noyaux sont utilisables notamment dans le cas de préparation de pièces moyennement épaisses et de formes assez compliquées comme cela est le cas, par exemple pour les aubes de turbine. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la préparation de noyaux de fonderie par utilisation d'une charge contenant, pour 100 parties en poids, de 60 à 80 parties de silice fondue et de 40 à 20 parties de zircon, ladite charge étant mélangée avec une résine silicone thermoplastique et réticulable et avec un plastifiant, ledit procédé étant caractérisé en ce que - ledit mélange contient de 2 à 8 parties en poids, pour 100 par ties de charge, de ladite résine silicone et de 10 à 20 parties en poids, pour 100 parties de charge, de plastifiant ;; - et que ledit mélange ayant été porté à la température à laquelle ladite résine silicone est à l'état plastique, non réticulé - c'est-à-dire entre 50-600C et 1500C environ - est admis dans un moule froid de sorte que sa température soit dans la zone ou ladite résine est solidifiée, c'est-à-dire à température inférieure à 500C environ, puis après démoulage l'objet en forme de noyau est porté progressivement à une température d'environ 1 000 à 1 200"C pendant une durée suffisante pour transformer la résine silicone en produit siliceux. 2. Mélanges utilisés pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisés en ce qu'ils contiennent, pour 100 parties en poids d'une charge constituée de 60 à 80 parties d'une silice vitreuse de granulométrie 0-120 micromètres et de 40 à 20 parties de farine de zircon de granulométrie 0-50 micromètres, - de 2 à 8 parties en poids de résine thermoplastique et réticu lable, de silicone, - et de 10 à 20 parties en poids de plastifiant. 3. Mélanges selon la revendication 2, caractérisés en ce qu'ils contiennent au moins un produit choisi parmi - les huiles siliconées susceptibles de fluidifier ladite résine silicone - un catalyseur de réticulation de ladite résine silicone - un agent de démoulage.