Brevet FR2574327A1 — publié le 19860613

_ 1 _ La présente invention est relative à une masselotte formée d'une masse exothermique, pour l'obten- tion de pièces moulées, notamment en fonte, cette masse exothermique, formée d'un mélange de thermite avec une charge et un liant maintenant à l'état liquide dans la masselotte la matière coulée jusqu'à la fin du retrait de la matière coulée dans la cavité de moulage à réalimenter, le volume de la cavité de masselotte correspondant au volume du retrait avec un supplément correspondant à une marge de sécurité. Une masselotte connue de ce type (DE-C 2 C10 337) a, entre autres, l'avantage que le calcul des dimensions du volume de masselotte résulte de la considération du volume de retrait de la pièce moulée, et que, par suite, le volume de la masselotte est maintenu au minimum. Pendant le processus de retrait qui suit le coulage de la matière moulée, le niveau de celle-ci dans la masselotte diminue en correspondance avec le besoin de réalimentation de la matière de moulage, la matière de moulage qui se trouve dans la masselotte étant maintenue à l'état liquide grâce à l'échauffement de la masse exothermique. Après la fin du processus de retrait, le niveau de la matière de moulage dans la masselotte est descendu si bas qu'il ne reste dans la masselotte qu'une hauteur extrêmement faible de matière. Lors du vidage du moule, la masselotte consummée se désagrège. Le sable de moulage est tamisé en vue de sa réutilisation. A ce stade, on ne peut généralement pas éviter que des résidus calcinés de la masselotte ne puissent pas être séparés du sable de moulage, si bien que lors de la réutilisation de celle-ci il peut en résulter des défauts de surface de la pièce moulée correspondant à ces résidus de masselotte. La masse exothermique consiste, de façon connue, d'un mélange de thermite, avec une charge et un liant. Par exemple, une masse exothermique formée de poudre d'alumi- nium et d'une substance apporteuse d'oxygène, comme de -2- l'oxyde de fer, avec une addition d'une charge, donne, lorsqu'elle brtleun dégagement de chaleur qui maintient la matière de moulage à l'état liquide dans la masselotte. La température atteinte dans la réaction, ainsi que le temps de combustion dépendent de la nature et des propor- tions de la charge. Comme liant, on utilise du verre liquide, c'est-à-dire un silicate de sodium ou potassium, qui donne au corps de masselotte la solidité nécessaire. Pour éviter les défauts de surface sur les pièces moulées causés par les résidus de masselotte qui n'ont pu être éliminés du sable réutilisé, on pourrait choisir la composition de la mase exothermique de telle façon que après le moulage, elle se désagrège entièrement en se divisant en particules tellement fines qu'elles ne puissent occasionner de défauts importants sur les pièces moulées. Cette manière d'opérer a l'inconvénient que la désagréga- tion complète de la masse exothermique n'est pas contrôla- ble, si bien que cette possibilité n'offre pas la sécurité nécessiare. Le problème qui est au départ de la présente invention consiste par conséquent à fournir une masselotte du type indiqué dans le préambule du présent texte, et qui, après le moulage et la séparation ultérieure du moule et de la pièce moulée, puisse- tre facilement et de façon sfre séparée du sable de moulage. Ce problème est résolu, selon l'invention, en prévoyant que la masse exothermique est formée de thermite,de charge et de liant dans des proportions telles que, pendant le processus de retrait, elle atteigne au moins la température correspondant au frittage de ladite masse. La composition de la masse exothermique est donc ainsi choisie de façon que la masselotte, pendant le processus de retrait, soit chauffée à une température de réaction suffisamment élevée pour obtenir un frittage de la masse exothermique, si bien que la masselotte brtlée -3 - présente une résistance suffisamment élevée pour-que, après le moulage et la séparation consécutive du moule et de la pièce moulée, elle ne soit pas brisée mais au contraire reste entière. Comme la hauteur de matière de moulage dans la masselotte après la fin du processus de retrait est extrêmement réduite, comme on l'a calculé au préalable, la masselotte se sépare facilement de la pièce moulée. Au cas cependant o une sollicitation mécanique plus élevée serait nécessaire, on a la possibilité de casser la masselotte calcinée en quelques gros morceaux qui cependant seront facilement séparés du sable de moulage, car ils resteront sur le tamis utilisé pour le traitement du sable de moulage qu'on veut utiliser. Suivant des modalités avantageuses de l'invention: - la proportion de liant dans la masse exother- mique est élevée, - comme liant, la masse exothermique contient des phosphates d'aluminium, des silicates de sodium et de potassium, du ciment alumineux fondu, du sulfate de magné- sium ou de la silice colloidale. Si le liant est constitué de silicate de sodium ou de potassium, celui-ci, est avantageusement présent à raison de 6 à 20 % enpoids, - la proportion de thermite dans la masse exothermiquement élevée, - la masse exothermique contient en outre un moyen de frittage à haute température, tel qu'oxyde de chrome, poudre de verre ou silicates alcalins ou alcalino- terreux. Avantageusement la proportion du moyen de frittage à haute température est de l'ordre de 0,2 à 10 %, - la face extérieure de ladite masselotte a une forme de fourneau de pipe, une forme chanfreinée, ou une forme arrondie, ltépaisseur moyenne de sa paroi étant environ 0,5 à 2 fois le diamètre de la cavité qui forme le volume intérieur de ladite masselotte. - 4 - Un facteur important pour la résistance de la masselotte calcinée est la température atteinte pendant le processus de retrait. Cette température doit 9tre suffisam- ment élevée pour qu'on atteigne au moins la température de frittage de la masse exothermique, ou qu'on la dépasse. Comme la température de la matière de moulage est inférieu- re à la température de frittage, la composition de la mase exothermique est choisie de façon que la température de réaction de la masse exothermique atteigne au moins 1 cette température de frittage. Par exemple, la température de la matière de moulage lorsqu'elle est coulée est d'environ 14500 C, alors quela température de frittage de la masse exothermique est d'environ 4690 à 1700 C. La résistance élevée nécessaire de la masselotte peut être d'abord atteinte par une augmentation convenable de la teneur en liant dans la masse exothermique. Si on utilise, de manière connue, un verre soluble comme liant, la proportion nécessaire de liant doit être de l'ordre de 2 6 à 20 % de la composition totale. La présence d'une quantité importante de liant inorganique tel que du verre soluble a en plus l'avantage que la température de frittage de la composition est abaissée du fait de la forte teneur en alcalin du liant. On a constaté quecomme liant convenable, on pouvait utiliser le phosphate d'aluminium, les verres solubles de potassium et de sodium, le ciment fondu alumi- neux, le sulphatede magnésium ou des silices colloïdales. Par ailleurs, on élève la température de réaction de la masse exothermique grace à une proportion plus élevée de thermite, c'est-à-dire une quantité plus importante, par exemples de poudre d'aluminium et de substance apporteuse d'oxygène. Avantageusement, grâce à la combinaison des deux mesures ci-dessus, on obtient simultanément l'abaissement -- 5 -- de la température de frittage par une augmentation de la quantité de liant, et une élévation de la température de réaction grâce à une augmentation de la quantité de thermite, si bien que la température de réaction de la masse exothermique s'établit de telle sorte que, pour une température de moulage de 1450 C (fonte), on obtient une température de réaction supérieure à 1600 C, et on atteint par-conséquence une température de frittage. On observe alors une fusion des particules de quartz du sable utilisé comme charge, et une oxydation en alumine de l'aluminium contenu dans la masse exothermique pour former une masse à apparence de corindon. On obtient ainsi la haute résistance mécanique souhaitée pour la masselotte calcinée. Les recherches ont montré que, pour une résis- tance initiale de 1150 bar, la résistance à l'écrasement à l'état calciné était encore de 600 bar. La résistance de la masselotte calcinée est par conséquent au moins 40 % de la résistance initiale. Pour obtenir un abaissement supplémentaire de la température de frittage, et une élévation supplémentaire de la résistance, il est aussi possible d'ajouter à la masse exothermique, un moyen de frittage à haute tempéra- ture. De tels moyens de frittage sont en particulier l'oxyde de chrome, la poudre de verre ou les silicates alcalins ou alcalino-ferreux. Un exemple d'exécution d'une masselotte est présenté à la figure unique qui montre une coupe trans- versale. Un moule en sable 2 entoure une pièce moulée 1, sur lequel une masselotte 3 en forme de fourneau de pipe est placée, et qui est formée d'une masse exothermique. La masselotte 3 délimine un espace intérieur creux 4 qui sert de volume de masselotte, dont l'importance correspond au besoin de la pièce moulée 1 en complément d'alimentation pendant le retrait. Le restant de matière de moulage 5 qui -6 - reste dans la masselotte sera séparée de la pièce moulée 1 après enlèvement de la masselotte 3, au niveau de la surfa- ce de base de la masselotte 5. La stabilité de la masselotte 3 est augmentée si on évite les angles vifs sur sa surface extérieure, et si l'épaisseur moyenne de ses parois est comprise environ entre 0,5 et 2 fois le diamètre de sa cavité intérieure 4. Comme on l'a indiqué, la forme extérieure de la masselotte 3 peut être en forme de tronc de cne ou bien aussi être arrondie de façon correspondante. En raison de sa solidité et de sa dureté, la masselotte calcinée se sépare facilement du reste de masselotte de matière coulée 5,sans se briser. 7- REVENDICATIONS 1. Masselotte formée d'une masse exothermique, pour l'obtention de pièces moulées, notamment en fonte, cette masse exothermique constituée d'un mélange de thermite avec une charge et un liant maintenant à l'état liquide dans la masselotte la matière coulée jusqu'à la fin du retrait de la matière moulée dans la cavité de moulage à réalimenter, le volume de la cavité de masselotte (4) correspondant au volume du retrait avec un supplément correspondant à une marge de sécurité, caractérisée en ce que la masse exothermique (13) est formée de thermite, de charge et de liant dans des proportions telles que, pendant le processus de retrait, elle atteigne au moins la tempé- rature correspondant au frittage de ladite masse. 2. Masselotte selon la revendication 1, caracté- risée en ce que la proportion de liant dans la masse exothermique est élevée. 3. Masselotte selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que, comme liant, elle contient du phosphate d'aluminium, des silicates de sodium et de potassium, du ciment alumineux fondu, du sulfate de magné- sium ou de la silice colloïdale. 4. Masselotte selon la revendication 3, contenant un silicate de sodium ou potassium comme liant, caractéri- sée en ce que celui-ci est présent à raison de 6 à 20 % en poids. 5. Masselotte selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la proportion de thermite dans la masse exothermique est élevée. 6. Masselotte selon l'une des revendications 1 à , caractérisée en ce que la masse exothermique contient en outre un moyen de frittage à haute température, tel qu'oxyde de chrome, poudre de verre, ou silicates alcalins ou alcalino-terreux. 7. Masselotte selon la revendication 6, carac- térisée en ce que la proportion du moyen de frittage à haute température est de l'ordre de 0,2 à 10 %. - 8 -= 8. Masselotte selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la face extérieure de ladite masselotte a une forme de fourneau de pipe, une forme chanfreinée ou une forme arrondie, et en ce que l'épaisseur moyenne de sa paroi est environ 0,5 à 2 lois le diamètre de la cavité formant le volume intérieur de ladite masse- lotte.