Brevet FR2606688A1 — publié le 19880520

PROCEDE DE MOULAGE A MOUSSE PERDUE DE PIECES METALLIQUES La présente invention est relative à un procédé de moulage à mousse perdue de pièces métalliques, notamment en aluminium et en ses alliages. Il est çonnu de l'homme de l'art, principalement par l'enseignement de V'USP N 3 157 924, d'utiliser pour le moulage des modèles en mousse de polystyrène plongés dans un moule constitué par du sable sec ne contenant aucun agent de liaison. Dans un tel procédé, le métal à mouler, qui a été préalablement fondu, est amené par l'intermédiaire de canaux traversant le sable au contact du modèle et se substitue progressivement à ce dernier en le brfilant et en le transformant en vapeurs qui s'échappent entre les grains de sable. Cete technique s'est avérée séduisante à l'échelle industrielle, parce qu'elle évite la fabrication préalable, par compactage et agglomération de matériaux réfractaires pulvérulents, de moules rigides associés de façon plus ou moins compliquée à des noyaux par l'intermé- diaire de canaux, et qu'elle permet une récupération facile des pièces moulées ainsi qu'un recyclage aisé des matériaux de moulage. Cependant, cette technique est handicapée par deux facteurs: - la relative lenteur de la solidification qui favorise la formation de piqires de gazage - la relative faiblesse des gradients thermiques qui peut causer une microretasssure si le tracé de la pièce en rend le masselottage difficile. C'est dans le but d'éviter de tels inconvénients que la demanderesse 3fj a mis au point un procédé de moulage à mousse perdue caractérisé en ce qu'après avoir rempli le moule avec le métal fondu et avant que la fraction solidifiée de métal dépasse 40% en poids, on applique une pression gazeuse isostatique sur le moule. L'invention consiste donc, après avoir rempli le moule avec le métal fondu, c'est-à-dire quand le modèle a été détruit complètement par le métal et que les vapeurs émises ont été évacuées, en s'aidant par exemple d'une mise sous dépression du moule, et alors que la quantité de liquide est encore légèrement supérieure à la quantité de solide formé, à mettre l'ensemble du moule et de la pièce sous une pression isostatique de gaz. Cependant, de préférence, la pression est appliquée avant que la solidification. s'amor., c'est-à-dire alors que le métal est encore complètement à l'état liquide. Cette opération peut être réalisée à l'aide d'un caisson étanche dans lequel a été placé le moule, ledit caisson étant équipé d'une ou plusieurs tubulures réparties convenablement sur sa surface et reliées à une source de gaz sous pression. Ce caisson peut d'ailleurs servir à l'évacuation des vapeurs de combus- tion du modèle par mise en liaison avec une pompe à vide. La pression nécessaire à l'invention doit être de préférence comprise entre 0,5 et 1,5 MPa, car, pour la plupart des pièces, à l'extérieur de cette fourchette soit la pression est insuffisante, soit elle est superflue. La mise sous pression doit être effectuée le plus rapidement possible pour éviter tout développement de la solidification et de préférence la valeur maximum appliquée doit être atteinte en moins de 15 secondes. Afin d'éviter le phénomène d'abreuvage qui résulte d'un déséquilibre transitoire de pression entre le métal liquide et le gaz entre les grains de sable qui occasionne une poussée du métal à travers lesdits grains et une déformation de la pièce, on procède, de préférence, à l'application d'une pression qui croit dans le temps jusqu'à la valeur choisie et non à l'application directe de la pression maximum. Dans ces conditions, les pièces obtenues sont exemptes de piqûres et de porosités consécutives à une microretassure. Il en résulte une augmentation de la compacité qui se traduit par une amélioration des caractéristiques mécaniques, notamment au niveau de la résistance. L'invention peut être illustrée à l'aide de l'exemple d'application suivant: Des corps creux cylindriques de diamètre extérieur 45 mm, d'épaisseur de paroi 4 mm, comportant des nervures adjacentes et des bossages de 20x20x80 mm ont été moulés suivant le procédé de l'invention, c'est-à-dire qu'on a appliqué à l'intérieur-de l'enceinte contenant le moule et juste avant que la solidification s'amorce, une pression de gaz isostatique croissant régulièrement de la pression atmosphérique à 1 MPa en 10 secondes. Ces corps ont été réalisés à partir de deux types d'alliages à hautes caractéristiques mécaniques: - l'A-S7G03 de composition en poids % FeO,20; Si6,5-7,5; CuO,10; Zn0,10; MgO,25-0,40; Mn0,10; NiO,05; Pb0,05; Sn0,05; TiO,05-0,20,alliage modifié au sodium; - L'A-U5GT de composition: FeO,35; SiO,20; Cu4,20-5,00; ZnO,10; MgO,15- 0,35; MnO,10; NiO,05; PbO,05; SnO,05;TiO,05-0,30. Les essais mécaniques effectués sur lesdits corps après des traitements thermiques normalisés Y23 pour l'A-S7G03 et Y24 pour 1'A-U5GT ont permis de mesurer les caractéristiques suivantes: - Dans l'A-S7G03, l'indice de qualité Q en MPa qui correspond à la formule Q = R + 150 log A o R est la résistance en MPa et A l'allon- gement en % et ce, à la fois sur les zones épaisses et minces des pièces. - Dans l'AU5GT, les limites élastiques LE en MPa, la résistance R en MPa et l'allongement A en % et ce, également à la fois sur les zones épaisses et minces. Les résultats figurent dans le tableau suivant: A-S7G03 A-U5GT Zone Zone épaisseminceIZone épaissel Zone mince épaissemince I|LE|R A LE R A Solidifcation sous P atmosphérique 240 1 325 1 2351 3408 260 355 7 Solification sous335 420 240 365 8 260 405 11 IL IPaI co On constate donc une amélioration des caractéristiques mécaniques résultant directement de l'augmentation de la compacité. REVENDICATIONS 1) Procédé de moulage à mousse perdue de pièces métalliques, notamment en aluminium et en ses alliages, dans lequel on plonge un modèle du produit à obtenir fait d'une mousse en matière organique dans un moule constitué par un bain de sable sec ne contenant aucun agent de liaison caractérisé en ce qu'après avoir rempli le moule avec le métal fondu et avant que la fraction solidifiée de métal dépasse % en poids, on applique une pression gazeuse isostatique sur le moule. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on applique une pression gazeuse avant que la solidification s'amorce. 3) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la pression est comprise entre 0,5 et 1,5 MPa. 4) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on atteint la pression en moins de 15 secondes. ) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'application de la pression se fait par accroissement progressif jusqu'à la valeur choisie.