Brevet FR2615423A1 — publié le 19881125

PROCEDE DE TRAITEMENT DE SABLE DE FONDERIE UTILISE DANS LA NETHODE DE LA COULEE A MODELE CONSOMMABLE La présente invention concerne Le domaine de la réalisation de pièces, plus généralement métalliques, à partir d'une masse de matière première versée à L'état fondu dans L'empreinte ou la cavité d'un moule, généralement en sable. L'invention concerne, plus spécialement, le procédé de fabrication par moulage du type à modèLe consommable ou perdu. La technique de fabrication d'une pièce, à partir d'un moule consommable, consiste à exécuter la pièce à obtenir sous la forme d'un modèLe en trois dimensions réalisé en une matière apte à se gazéifier par pyrolyse au contact de la matière en fusion coulée. Un tel modèle est, généralement, réalisé à base de polystyrène expansé. Un modèle ainsi obtenu, est, le plus souvent, soumis à une opération d'enduisage, de façon à lui conférer une sorte de peau ou faible carapace extérieure formant armature lui conférant une bonne tenue mécanique, ainsi qu'une résistance thermique temporaire Lors de la coulée de la matière en fusion. Un tel moule est emballé dans une masse de sable contenue dans un moule et, généralement, vibrée pour lui conférer une bonne cohésion, une bonne compaction et un serrage convenable autour du modèle, afin d'épouser Les différentes formes de ce dernier. Lorsque cette phase préparatoire a été exécutée, la matière en fusion peut être versée dans ta coulée pour provoquer la gazéification du polystyrène expansé libérant, à l'intérieur du sable serré, une cavité ou empreinte négative correspondant, exactement, à l'empreinte positive du moule. La matière première coulée occupe, ainsi, une empreinte négative qui est la réplique exacte du modèle. Après coulée de la matière première, une phase de refroidissement permet, ensuite, de disposer, après décochage, de la pièce exécutée. Bien que de mise en oeuvre relativement délicate, un tel procédé apparaît particulièrement satisfaisant, en raison de La réduction du coût de fabrication qu'il permet d'obtenir, de la précision globaLe de reproduction éliminant les retouches ou l'ébavurage ultérieur, de la qualité d'état de surface et de la réduction des phases préparatoires impliquant, dans les procédés traditionnels, le recours à un liant chimique de durcissement. Toutefois, un tel procédé semble toujours être pénalisé par des imperfections de reproduction en empreinte négative de détails de la forme positive du modèle consommable. Ces imperfections sont à mettre au compte de la phase de serrage du sable obtenue par vibrations. Différentes propositions ont été formulées pour tenter de pallier un tel inconvénient. Le plus généralement, les propositions formulées consistent à appliquer des vibrations sur le fond du moule, de façon à provoquer un serrage supposé être le plus convenable pour que le sable occupe les différentes cavités extérieures de la forme du modèle, que ces cavités soient descendantes ou ascendantes. Une telle méthode ne s'est pas révélée satisfaisante et a été complétée par une proposition consistant à appliquer, sur les différentes parois du moule et selon une direction d'application horizontale, des vibrations supplémentaires dont on s'est aperçu qu'il convenait de leur conférer des fréquences et des amplitudes différentes de celles appliquées sur le fond. Il semble être acquis, par la technique antérieure, que les meilleurs résultats escomptables découlent de L'application de vibrations de basse fréquence et de grande amplitude. Il s' avère, toutefois, que les différentes propositions formulées conduisent à une installation particulièrement complexe d'application et de génération de vibrations de fréquences différentes qui présentent L'inconvénient de faire naître, entre elles, des interférences de propagation ne permettant pas d'obtenir facilement le résultat escompté. Les imperfections ci-dessus déterminent les limites d'application d'un tel procédé, notamment pour l'exécution de pièces de formes particulièrement complexes présentant des cavités de faible section droite transversale, de direction ascendante et débouchante ou non. En d'autres termes, bien que susceptible d'apporter des avantages indéniables, un tel procédé ne fournit pas une solution exactement adaptée à la réalisation de pièces à caractère technique particulièrement complexe en forme. Si la génération des vibrations apparait être un aspect important de la bonne exécution du procédé, il doit être considéré que la difficulté à surmonter tient aussi aux caractères physiques de la masse de sable à serrer. Il semble qu'à L'étant sec les grains de sable se jouxtant soient peu mobiles relativement, en raison du coefficient de frottement important qu'ils développent entre eux. La présente invention propose un procédé de traitement du sable de fonderie, de manière à conférer à ce sable des qualités nouvelles de serrage par vibration. Pour atteindre l'objectif ci-dessus, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'il consiste à mélanger au sable une proportion d'adjuvant liquide apte à enrober chaque grain de sable et à abaisser la tension superficielle entre deux grains de sable se jouxtant. Le procédé de traitement du sable de fonderie selon L'invention consiste à mélanger, à une charge de sable de quantité donnée, un adjuvant de nature liquide choisi parmi les produits aptes à assurer, après malaxage, un enrobage de chaque grain de sable, de façon à lui conférer une sorte de peau ou d'enduit permettant de favoriser les relations interfaces entre deux grains de sable se jouxtant et, notamment, d'abaisser la tension superficielle, afin de favoriser leur glissement relatif. Parmi les adjuvants convenables, it convient de citer, de préférence, au sens de L'invention, les compositions siliconées. Une composition appropriée peut être une huile siliconée en solution ou une émulsion aqueuse. Un produit convenant particulièrement bien est une composition à base de polydiméthyl siloxane. L'adjuvant liquide est, soit versé dans un bac de mélange rempli, au moins partiellement, de sable sec, soit, de préférence, pompé dans une vis de mélange ordinairement mise en oeuvre dans le domaine de la fonderie. Dans ce cas, le mélange entre le sable et l'adjuvant s'effectue en continu, soit à température ambiante, soit à l'état chaud du sable. L'adjuvant est mélangé à proportion d'au moins 0,5 X en poids du sable. Le sable ainsi traité est ensuite dirigé vers une enceinte de chauffage-évaporation de la solution aqueuse ou du solvant de l'adjuvant liquide, ainsi que du milieu de dilution dans lequel se trouve, éventuellement, incorporé l'adjuvant. La phase de séchage ainsi conduite peut faire intervenir le passage d'un transporteur sans fin supportant le sable traité et le conduisant à l'intérieur d'une enceinte de chauffage comportant des moyens de captation et de rejet des vapeurs produites. Le sable séché, issu d'une telle enceinte, est ensuite immédiatement utilisable, sous réserve d'abaissement de température par refroidissement naturel ou forcé. Les expériences menées ont permis de constater qu'un sable, traité comme ci-dessus, présentait une aptitude au serrage particulièrement améliorée par rapport à une charge identique non traitée. Les expériences conduites ont même permis de constater qu'un sable, traité comme dit précédemment, présentait une aptitude à l'auto-serrage ne necessitant pas, dans certains cas, L'application de vibrations importantes Lorsque son déversement dans le moule est effectué avec une hauteur de chute comprise entre 100 et 1 000 millimètres. Selon un développement de l'invention, il a été constaté, par ailleurs, qu'un sable de fonderie, destiné à être utilisé dans le procédé de la coulée à modèle consommable et traité comme dit ci-dessus, etait particulièrement adapté en cas d'incorporation supplémentaire d'un second adjuvant, apte à constituer, après serrage, une sorte de peau ou de carapace autour du modèle consommable à entourer. Un tel adjuvant second, généralement à caractère pulvérulent, est choisi parmi la plombagine, les farines de zircone ou de graphite ou autres produits présentant une bonne résistance thermique. Un sable, traité comme dit précédemment, peut ainsi incorporer le second adjuvant en proportion comprise entre 0,2 et 5 X en poids qui est transporté dans le moule lors du remplissagé pour emballer Le modèle consommable. Les différents grains de sable, qui sont ainsi amenés à former une couche de relativement faible épaisseur autour du moule consommable, transfèrent, sur ce dernier, une mince pellicule de plombagine ou de farine de zircone ou de graphite, pellicule conférant, à l'empreinte négative ainsi délimitée, une caractéristique de résistance thermique suffisante pour accepter la charge et la température découlant de la coulée de la matière en fusion. La mise en oeuvre du procédé rend possible d'utiliser des modèles consommables pour lesquels il devient inutile de prévoir la phase d'enduisage d'un produit réfractaire à l'état liquide. Une économie globale est ainsi réalisée sur le temps de préparation des modèles qui, ordinairement, connaissent, obligatoirement, après trempage, une phase de séchage naturelle ou forcée, destinée à éliminer la phase aqueuse ou le solvant pour ne laisser subister, en surface, que la mince peau ou pellicule de protection du modèle consommable. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications- peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS : 1 - Procédé de traitement du sable de fonderie utilisé dans la méthode de la coulée à modèle consommabLe, caractérisé en ce qu'il consiste à mélanger au sable une proportion d'adjuvant liquide apte à enrober chaque grain de sable et à abaisser la tension superficielle entre deux grains de sable se jouxtant. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'adjuvant est une composition siliconée. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en te que l'adjuvant est incorporé et. mélangé au sable à raison d'au moins cinq pour cent en poids. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'incorporation de l'adjuvant au sable fait intervenir un mélange énergique à température ambiante suivie d'un séchage forcé. 5 - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il consiste à incorporer un second adjuvant pulvérulent à l'état sec choisi parmi la plombagine, la farine de zircone et la farine de graphite. 6 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le second adjuvant se trouve incorporé entre 0,2 et 5 % en poids. 7 - Sable de fonderie traité selon le procédé suivant l'une des revendications 1 à 6.