Brevet FR2724336A1 — publié le 19960315

DESCRIPTION La présente invention est relative à la fabrication en fonderie de pièces moulees et coulées en alliages , ferreux ou non , légers ou non , en utilisant le procédé de moulage en sable à prise chimique à froid et en sable sans liant sous dépression Chaque année en FRANCE les Fonderies rejettent 1,3 million de tonnes de sables usagés Une partie importante des sables usés a servi à réaliser des moules en sable auquel est incorporé des liants chimiques contenant tout particulièrement des résines Furaniques , des résines phénoliques , des résines polyuréthanes ...... Ces procedés de moulage se sont développes à partir des années 60 pour remplacer avantageusement le moulage en sable silico-argileux étuve . Ces procédés permettent de réaliser des pièces de formes quelconques sans limite d'épaisseur, pour du moulage unitaire ou petites séries , pour un poids de pièces variant de 50 kg à plusieurs tonnes La récupération des sables à prise chimique à froid se fait dans certaines fonderies , mais la majorité rejète les vieux sables dans des décharges banales Mais l'arrêté de Janvier 1991, sur la règlementation des décharges, vise à interdire ou limiter la mise en décharge des sables de fonderie Ainsi l'arrêté applicable en avril 1993 , précise que les sables issus d'un traitement mécanique ou les sables non utilisés ne pourront être dirigés qu'en Décharges de classe 1 ceux dont le taux de phénol est compris entre 5 et 50 mg/kg en décharges de classe 2 Le coût d'élimination des résidus en décharges de classe 1, est en constante augmentation : à l'heure actuelle , il est de l'ordre de 800 francs la tonne, mais on pense qu'il atteindra très vite 1500 francs la tonne Par les brevets Japonnais 2 156 138 , 2 172 086 et 2 213 821, on connait un procédé de moulage utilisant un sable siliceux sec sans liant , le V/Process Ce procédé permet une recupération et une réutilisation à 95 % du sable de moulage Ce procédé , est un procédé très pointu qui ne permet pas de réaliser toutes les formes de pièces .En effet, le principe étant de thermoformer un film plastique sur le modèle , on comprend parfaitement que la limite de ce procédé est lié à la limite de deformation du film plastique D'autre part , le V/Process utilisant la dépression dans le sable de moulage, on constate une difficulté importante pendant le remplissage du moule, en raison de la mise sous dépression du volume intérieur lors de la disparition du film plastique Cette difficulté donne naissance à plusieurs défauts entraînement de sable , érosion , effondrement Le demandeur s est posé le problème de bénéficier à la fois des avantages du moulage en sable à prise chimique à froid et du sable sans liant sous dépression ,sans avoir les risques d'érosion et d'entraînement de sable , sans limite de forme du modèle avec la possibilité de récupérer et de réutiliser 60 à 80 % du sable de moulage avec en plus une économie de 40 à 60% du prix des résines Ce problème est résolu par le procédé de moulage de l'invention ,pour l'obtention de pièces coulées en alliages ferreux ou non , légers ou non ,dans lequel on utilise une partie de moule en sable à prise chimique tassé autour du modèle et du système de coulée ,enrobée d'un film plastique lui-même recouvert de sable de moulage sans liant serré par vibration La partie supérieure du moule étant recouverte d'un autre film plastique avant la mise sous dépression du sable sans liant Grâce à cet agencement , la partie de moule en sable à prise chimique ( que nous appellerons Carapace ) se trouve emprisonnée dans le sable sans liant et reste immobilisée pendant la coulée Lors du décochage , on pourra ainsi récupérer à 100 % le sable sans liant et une partie importante du sable à prise chimique dont le liant aura été calciné au contact du métal liquide pendant la coulée et le refroidissement de la pièce dans le moule D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront au cours de la description qui va suivre Aux dessins annexés , donnés seulement à titre d'exemple. Les figures 1 - 2 - 3 et 4 nous montrent respectivement: -la réalisation de la carapace autour du modèle -la pose du film plastique sur la carapace -le demi-moule terminé. -le moule prêt à la coulée Le procédé de mise en oeuvre du dispositif selon l'invention se caractérise , principalement , en ce qu'il consiste, après avoir disposé la plaque modèle ( 2 ) équipée de filtres ( 3 sur la table vibrante ( 1l ) ou sur un poste de travail , à - positionner l'élément de modèle ( 5 ) ou le ( les ) modèles sur la plaque modèle ( 2 - autour du modèle ( 5 ) ou de l'élément de modèle et du système de coulée ( 16 ) , serrer du sable à prise chimique à froid pour former" une carapace " ( 6 ) de faible épaisseur, 20 à 30 mm ou plus. Cette épaisseur étant fonction de l'épaisseur de la pièce et des formes du modèle Il est souhaitable que la carapace ( 6 ) présente des parties en contre dépouille ( 61 ) pour éviter tout déplacement de la carapace ( 6 ) lors des manutentions Le sable à prise chimique est utilise uniquement en sable de contact - après le temps de prise du sable il est possible de placer la plaque modèle ( 2 ) sur le caisson d'aspiration ( 1 Si la plaque modèle ( 2 ) est fixée à demeure sur le caisson d'aspiration ( 1 ) l'opération suivante peut être réalisée éventuellement avant la prise du sable - l'ensemble ,caisson d'aspiration( 1 ) et plaque modèle( 2 ), est pose sur la table vibrante ( ll - choisir un film plastique ( 7 ) d'épaisseur comprise entre 60 et 150 microns Ce film doit pouvoir s'allonger sans crever - thermoformer sous dépression ( 4 ) le film plastique ( 7 sur la carapace (6 ) et sur le plan de joint de la plaque modèle ( 2 ). Vu la perméabilité de la carapace ( 6 )et les formes arrondies le thermoformage se fait sans difficulté et isole parfaitement le sable à prise chimique du sable de remplissage ( 9 ) , - poser un chassis de moulage ( 8 ) équipé d'un système d'aspiration simple ( 12 à å double entrée sur la plaque modèle ( 2 - remplir le chassis ( 8 ) de sable siliceux sec ( 9 ) ( 50 à 80 â du volume du chassis ) sans résine , sans eau , sans argile , sans liant , si possible de même granulométrie que le sable à prise chimique ayant servi à la fabrication de la carapace ( 6 - compacter le sable sans liant par vibration sur la table vibrante ( ll ) pendant un temps fonction du volume du chassis ( 8 ) ( entre 15 et 60 secondes - araser l'excédent de sable t 9 ) du chassis ( 8 - poser à la partie supérieur du chassis ( 8 ) un film plastique ( 10 ) de couverture d'épaisseur comprise entre 30 et 100 microns ou un couvercle rigide Le but étant d'assurer une étanchéité presque parfaite lors de l'opération suivante - relier le système d'aspiration ( 12 ) du chassis ( 8 ) à la pompe à vide On créer ainsi dans le sable de remplissage sans liant ( 9 une dépression, comprise entre - 150 et - 600 Torrs , qui a pour but d'emprisonner la carapace ( 6 ) dans une enceinte rigide et étanche de sable sans liant ( 9 - couper la dépression dans le caisson d'aspiration ( 1 - soulever et retourner le demi moule ( 8 - procéder à l'extraction du modèle ( 5 ) de la carapace( 6 ) en sable à prise chimique Le demi moule est terminé - procéder de la même façon pour réaliser la deuxième partie du moule ( 14 - poser les noyaux ( 13 ) i si noyaux il y a ) comme dans un moule traditionnel , la carapace ( 6 ) n'étant pas reliee à la dépression . On peut, si on le désire , passer l'empreinte et les noyaux à la couche comme on le fait dans un moule en sable entièrement à prise chimique - fermer le moule qui reste relié au circuit de dépression - placer un poids de charge ( 17 ) sur le moule ( 14 ) - couler l'alliage dans le moule ( 8 - 14 ) ,avec ou sans dépression . - laisser refroidir un certain temps la pièce dans le moule, avec ou sans dépression - transporter le moule ( 8 - 14 ) sous dépression sur la grille de décochage - enlever le film de couverture ( 10 ) du chassis inférieur ( 8 ), - couper la dépression dans le chassis inférieur ( 8 Le sable sans liant s'écoule dans la trémie ainsi qu'une partie importante du sable à prise chimique dont la résine a brûlé au contact du métal liquide Suivant les cas , on récupère et réutilise après refroidissement 50 à 90 = du sable de moulage , soit pour une nouvelle carapace, soit comme sable de remplissage - récupérer la grappe de pièce et les chassis ( 8 - 14 ). - AVANTAGES DU PROCEDE Procédé ECO nomique Pratiquement plus de rejet de vieux sable - réduction des coûts. Diminution du poids de résine utilisée par moule environ 50 %. Procédé ECO logique Amélioration des conditions de travail Moins de résine donc moins d'odeur Décochage sans bruit , pratiquement sans odeur Plus de rejet de vieux sable contenant du phénol , du formol REVENDICATIONS 1 . Procédé de moulage en sable en fonderie de pièces moulées et coulées en alliages , ferreux ou non , légers ou non , dans lequel on utilise un moule en sable composé de deux parties ( 8 - 14 ), chaque partie est réalisée séparément, caractérisé en ce que chaque partie de moule est constitué par du sable à prise chimique à froid formant une carapace ( 6 ) autour du modèle ( 5 ) isolé, par un film plastique ( 7 ) thermoformé, du sable de remplissage sans liant ( 9 ) et sous dépression ( 12 ) que l'on recouvre d'un film de couverture ( 10 2 .Moule de fonderie pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1 ce moule nécessite de positionner un modèle ( 5 )sur une plaque modèle ( 2 ) équipee de filtres ( 3 ) fixé ou non sur le caisson d'aspiration ( 1 ), caractérisé en ce que l on réalise une carapace (6 ), en sable à prise chimique à froid autour du modèle ( 5 ) et du système de coulée ( 16 ), d'épaisseur comprise entre 20 et 50 mm ou plus suivant l'épaisseur de la pièce à réaliser , cette carapace ( 6 ) devra être en contre dépouille ( 61 par rapport au plan de joint 3 .Moule de fonderie suivant la revendication 2 caractérisé en ce que l'on isole la carapace ( 6 ) en la recouvrant d'un film plastique ( 7 ), d'épaisseur comprise entre 60 et 150 microns, thermoformé sous dépression ( 4 ), sur toute sa surface ainsi que sur tout le plan de joint de la plaque modèle ( 2 4 . Moule de fonderie suivant la revendication 2 caractérisé en ce que le chassis ( 8 ) utilise devra comporter un système d'aspiration à double entrée pour permettre la mise sous dépression du sable de remplissage ( 9 ) 5 .Moule de fonderie suivant la revendication 2 caractérisé en ce que le remplissage au dessus du film plastique ( 7 ) du chassis ( 8 ) se fera en sable siliceux sec ( 9 ) sans liant , sans eau , sans argile, représentant 50 à 80 1 du volume du chassis, sera serré par vibration sur la table vibrante ( 1l ) pendant 15 à 60 s. 6 . Moule de fonderie suivant la revendication 5 caractérisé en ce que la dureté du sable siliceux sec ( 9 se fera lors de la mise sous dépression comprise entre - 150 et - 600 Torrs par le système d'aspiration ( 12 ) du chassis ( 8 ) après la pose du film de couverture ( 10 d'épaisseur comprise entre 30 et 100 microns Le sable de remplissage ( 9 ) emprisonne la carapace ( 6 )dans une enveloppe plastique ( 7 ) et forme un ensemble rigide et indéformable - Sortir le modèle ( 5 ) de la carapace ( 6 ). - Poser le noyau ( 13 ) dans le demi moule inférieur ( 8 ). - Réaliser le demi-moule supérieur ( 14 ) suivant les revendications 1 à 5 - Fermer le demi moule supérieur ( 14 ) sur le demi moule inférieur ( 8 - Placer un poids de charge ( 17 ) sur le moule ( 14 ). 7. Moule de fonderie suivant la revendication 6 caractérisé en ce que la coulée a lieu dans un moule ( 8- 14 ) en partie sous dépression pour le sable sans liant ( 9 ) et sans dépression pour la carapace ( 6 ) ou entièrement sans dépression pour les deux ( 9 et 6 ) dans le cas de plan de joint horizontal , en cas de plan de joint vertical le sable de remplissage sans liant restera obligatoirement sous dépression comprise entre - 150 et - 600 Torrs. 8 . Moule de fonderie suivant la revendication 7 caractérisé en ce que l'opération de décochage pourra s'effectuée simplement après avoir remis la dépression dans le sable de remplissage ( 9 ) et après un temps refroidissement suffisant, en enlevant le film plastique de couverture ( 10 de la partie inférieure du moule ( 8 ) et en coupant la dépression dans le système d'aspiration ( 12 ) du chassis ( 8 ) , ainsi 100 du sable de remplissage ( 9 sera récupéré et 20 à 60 > du sable à prise chimique de la carapace ( 6 ) dont le liant a été brûlé pendant la coulée, il sera ainsi possible de réutiliser suivant les cas entre 50 et 90 a du sable de moulage sans aucun traitement sinon un simple refroidissement avant réemploi soit pour une nouvelle carapace ( 6 ) soit comme sable de remplissage ( 9 ).