Brevet FR2806649A1 — publié le 20010928

Procédé et dispositif de fonte à cire perdue Domaine technique de l'invention L'invention est relative à un procédé de fonte à cire perdue consistant à - préparer un mélange eau et plâtre, et à verser le plâtre à l'état liquide dans un cylindre renfermant un arbre à cire, lequel est équipé de pièces en cire, - effectuer une cuisson du cylindre après durcissement du plâtre, - et couler par dépression un métal en fusion dans l'empreinte laissée dans le cylindre en plâtre par l'arbre en cire. Etat de la technique Un tel procédé de fonte à cire perdue est couramment utilisé pour la fabrication de divers modèles de bijoux en or, en argent ou en alliage de cuivre. Le mélange eau et plâtre est opéré généralement sous une cloche à vide, et le durcissement du plâtre après le remplissage du cylindre s'effectue dans l'air ambiant et à la pression atmosphérique. Malgré le dégazage préalable par l'intermédiaire de la cloche à vide, il subsiste néanmoins des bulles d'air qui créent des cavités dans la masse du plâtre. Les dimensions de ces cavités d'air peuvent atteindre 5 mm pour les plus grosses, ce qui risque d'affecter la qualité des pièces coulées lorsque des bulles se trouvent à proximité des pièces de l'arbre à cire. Objet de l'invention Un premier objet de l'invention consiste à élaborer un procédé de fonte à cire perdue permettant d'obtenir une qualité optimum des pièces après la coulée du métal en fusion. Un deuxième objet de l'invention consiste à réaliser un dispositif fiable pour la mise en ceuvre du procédé selon l'invention. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que le cylindre est logé pendant toute la phase de durcissement du plâtre dans une cuve pressurisée, de manière à réduire au maximum les dimensions des bulles d'air présentes dans le plâtre. L'injection d'air sous pression permet de réduire au maximum les dimensions des bulles, notamment inférieures à 0,5 mm. L'air comprimé à l'intérieur de la cuve se trouve à une pression prédéterminée, comprise entre 1 et 10 bars, de préférence 6 ou 8 bars. Selon une caractéristique de l'invention, la pression d'air dans la cuve est maintenue constante pendant toute la phase de durcissement du plâtre, dont la durée est fonction du dosage eau et plâtre. Selon une autre caractéristique de l'invention, le préchauffage du cylindre après durcissement du plâtre s'opère à une température inférieure à la température de fusion du métal noble à couler. Selon un mode de réalisation préférentiel, le dispositif de fonte à cire perdue selon l'invention fait usage d'une cuve étanche pressurisée servant de logement du cylindre contenant l'arbre en cire pendant toute la phase de durcissement du plâtre. La cuve comporte un orifice d'entrée relié à un compresseur pour injecter de l'air comprimé à l'intérieur de la cuve au moyen d'une première vanne d'alimentation, et un orifice de sortie pour l'évacuation de l'air à travers une deuxième vanne d'échappement. Un pressostat est avantageusement inséré entre le compresseur et l'orifice d'entrée de la cuve pour le réglage de la pression d'air. La cuve comprend de plus un support pour la réception du cylindre, un couvercle amovible pour l'introduction du cylindre, et un bouchon de purge ménagé dans le fond de la cuve. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est vue schématique de la cuve en position démontée du couvercle ; - la figure 2 illustre la phase de versement du plâtre à l'état liquide dans le cylindre renfermant l'arbre à cire, - la figure 3 représente une vue identique de la figure 1, après introduction du cylindre dans la cuve, et fermeture du couvercle ; - la figure 4 est une vue identique de la figure 3 lors de l'injection d'air comprimé dans la cuve; - la figure 5 est une vue identique de la figure 4 après durcissement du plâtre, et fermeture de la vanne d'alimentation d'air; - la figure 6 montre la phase finale de coulée par dépression du métal en fusion vers les empreintes laissées dans le cylindre en plâtre par l'arbre en cire. Description d'un mode de réalisation préférentiel En référence à la figure 1, une cuve 10 en acier à remplissage d'air comprimé, comporte un orifice d'entrée 12 relié à un compresseur 14 extérieur par l'intermédiaire d'une première vanne 16 d'alimentation, et d'un pressostat 18 pour le réglage de la pression d'air. Un orifice de sortie 20 est ménagé dans la paroi de la cuve 10 pour permettre l'évacuation de l'air vers le milieu extérieur à travers une deuxième vanne 22 d'échappement. Dans la partie inférieure de la cuve 10 se trouve un support 24 horizontal, et un couvercle 26 de fermeture est destiné à obturer une ouverture 28 à la partie supérieure. La fixation du couvercle 26 sur l'ouverture 28 s'effectue au moyen de vis 30 avec interposition d'un joint d'étanchéité 32. Le fond de la cuve 10 est doté d'un bouchon de purge 33 pour vidanger et nettoyer entièrement la cuve 10. En référence aux figures 2 et 3 relatives à une première phase du procédé de fonte à cire perdue, on prépare un mélange eau et plâtre qui est dégazé au moyen d'une cloche à vide permettant un dégazage préalable de plâtre. On verse ensuite le plâtre 34 à l'état liquide dans un cylindre 36 renfermant l'arbre en cire 38 équipé de pièces 40 en cire. Le cylindre 36 rempli de plâtre 34 liquide est à son tour dégazé sous la cloche à vide, puis est introduit dans la cuve 10 par l'ouverture 28, en étant déposé sur le support 24. On ferme ensuite la cuve 10 en bloquant les vis 30 du couvercle 26. La première vanne 16 d'alimentation est fermée, tandis que deuxième vanne 22 d'échappement est ouverte durant cette première phase du procédé. Sur la figure 4 correspondant à la deuxième phase du procédé, on ferme la deuxième vanne 22 d'échappement et le bouchon de purge 33, et on ouvre la première vanne 16 d'alimentation en air pour la mise sous pression de l'intérieur de la cuve 10. L'injection d'air comprimé dans la cuve 10 s'opère pendant toute la durée de durcissement du plâtre 34 de manière à réduire les dimensions des bulles d'air contenues dans le mélange. La pression d'air est maintenue constante de préférence à 6 bars, mais toute autre valeur de pression entre 1 et 10 bars peut être utilisée. Lors de la préparation du mélange eau et plâtre dans la première phase du procédé, les dimensions des bulles d'air présentes dans le mélange peuvent varier entre 1 et 5 mm. L'injection d'air sous pression permet de compléter le dégazage en réduisant au maximum les dimensions des bulles, notamment inférieures à 0,5 mm. Sur la figure 5 relative à la troisième phase du procédé, le plâtre 34 dans le cylindre 36 passe de l'état liquide à l'état dur au bout d'un temps prédéterminé, par exemple de 20 à 30 minutes selon le dosage eau et plâtre. On ferme la première vanne 16 d'alimentation en air, et on ouvre la deuxième vanne 22 d'échappement pour mettre l'intérieur de la cuve 10 à la pression extérieure. II suffit ensuite de sortir le cylindre 36 durci après ouverture du couvercle 26. La quatrième phase du procédé de fonte à cire perdue est classique, et représentée à la figure 6. Le cylindre 36 est sorti du four à cuisson ' à une température prédéterminée, par exemple de 500 C, où l'arbre en cire 38 a fondu et brûlé. II en résulte la formation d'empreintes dans le plâtre 34 cuit, et le cylindre 36 est placé dans un carter 42. Un creuset 44 est équipé d'un dispositif de chauffage par induction 46 permettant de maintenir un métal 47 à l'état de fusion, par exemple 1000 C pour l'argent, et 1050 C pour l'or. Le carter 42 est en liaison avec une pompe à vide 48 permettant une coulée par dépression du métal 47 en fusion vers les empreintes des pièces 40 laissées par l'arbre 38 dans le plâtre. Un joint en silicone 50 est interposé entre la sortie du creuset 44 et l'orifice 52 de remplissage du cylindre 36. La dépression dans le cylindre 36 est rendue possible à travers le plâtre 34 poreux. Après refroidissement de l'ensemble, il suffit de sortir le cylindre 36 du carter 42, et de casser le plâtre 34 pour récupérer les pièces en argent, or ou alliage de cuivre. Revendications 1. Procédé de fonte à cire perdue consistant à - préparer un mélange eau et plâtre, et à verser le plâtre (34) à l'état liquide dans un cylindre (36) renfermant un arbre à cire (38), lequel est équipé de pièces (40) en cire, - effectuer la cuisson du cylindre (36) après durcissement du plâtre (34) dans un four à cuisson, - et couler par dépression un métal (47) en fusion dans les empreintes des pièces (40) en cire du cylindre (36), caractérisé en ce que le cylindre (36) est logé pendant toute la phase de durcissement du plâtre (34) dans une cuve (10) pressurisée, de manière à réduire au maximum les dimensions des bulles d'air présentes dans le plâtre (34). 2. Procédé de fonte à cire perdue selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on injecte de l'air comprimé à l'intérieur de la cuve (10) à une pression comprise entre 1 et 10 bars, de préférence 6 bars. 3. Procédé de fonte à cire perdue selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pression d'air est maintenue constante pendant toute la phase de durcissement du plâtre (34), dont la durée est fonction du dosage eau et plâtre. 4. Procédé de fonte à cire perdue selon la revendication 1, caractérisé en ce que le préchauffage du cylindre (36) après durcissement du plâtre (34) s'opère à une température inférieure à la température de fusion du métal noble (47) à couler. 5. Dispositif de fonte à cire perdue comprenant des moyens pour couler un métal (47) en fusion dans un cylindre (36) en plâtre (34) durci possédant l'empreinte d'un arbre en cire (38), caractérisé en ce qu'une cuve (10) étanche pressurisée sert de logement au cylindre (36) pendant toute la phase de durcissement du plâtre (34), et comporte - un orifice d'entrée (12) relié à un compresseur (14) pour injecter de l'air comprimé à l'intérieur de la cuve (10) au moyen d'une première vanne (16) d'alimentation, - un orifice de sortie (20) pour l'évacuation de l'air à travers une deuxième vanne (22) d'échappement. 6. Dispositif de fonte à cire perdue selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un pressostat (18) est inséré entre le compresseur (14) et l'orifice d'entrée (12) pour le réglage de la pression d'air. 7. Dispositif de fonte à cire perdue selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la cuve (10) comprend de plus - un support (24) pour la réception du cylindre (36), - un couvercle (26) de fermeture de la cuve (10) et d'introduction du cylindre (36), - un joint (32) associé au couvercle (26) pour l'étanchéité de la cuve (10), - et un bouchon de purge (33) ménagé dans le fond de la cuve (10).