PROCESS FOR MAKING A CERAMIC SHELL MOULD ELEMENT, AND MOULD ELEMENT OBTAINED

Abstract: 1. A process for producing a mould element comprising effecting a succession of layers by means of a barbotine comprising a refractory powder and a binder having hot and cold agglomerating properties, each deposit of a layer being followed by a powdering with a refractory powder, and effecting a firing, characterised in that it comprises forming a box (1) in which are mounted added parts (2) of a material which disintegrates upon firing, coating the box with a thin film of a mould-stripping agent, then effecting directly the deposit of the succession of layers so as to obtain a shell (3) having walls (31, 32), partitions (33) defining cavities (34) corresponding to the added parts and internal cavities, extracting said shell from the box and leaving the added parts embedded in the shell, these added parts being destroyed upon the firing.

Description: "Procédé de cnnfection d'un élément de moule à carapace ceramique et elément de moule obtenu" La présente invention se rapporte à un procédé de confection d'un ele- ment de moule (moule ou noyau) constitué par une carapace céramique et à l'e- liement de moule ainsi obtenu. Ce procéde est destine à être utilise en fonderie de precision. Le procédé de moulage en carapace ceramique dérivé du procédé en cire perdue est connu par le brevet français 1.204.586. Ce procedé consiste à realiser une carapace réfractaire mince par dépit de couches réfractaires successives autour d'un modèle en cire. Chaque couche refractaire est deposee à l'aide d'une barbotine comprenant un liant à réaction acide ou à reac- tion basique et une charge réfractaire. A chaque enduction de la barbotine on opère un saupoudrage (stucage) à l'aide d'une poudre refractaire. Le liant doit entre réfractaire et avoir des propriétés agglomérantes à froid et à chaud. On utilise soit le silicate d'ethyle (silicate organique à réaction acide) soit le silicate de soude (silicate inorganique à réaction alcaline). On forme souvent la carapace conformément au brevet français 1.327.999 en déposant une couche à liant alcalin suivie d'une couche à liant acide afin de favoriser la prise des liants. Le modèle en cire revttu de sa carapace réfractaire est déciré dans un four de chauffage. Dans un autre procede de moulage en carapace ceramique décrit dans le brevet français 1.384.487, on confectionne la carapace réfractaire sur des plaques-modèles rigides. Ce procédé exige toutefois que les plaques-modèles soient recouvertes d'une matière élastique ce qui nuit à la précision dimensionnelle. Les procedes précités conviennent mal à la confection de noyaux à carapaces ceramiques de grandes dimensions tels que les noyaux ménageant des évidements courbes et gauches tels que ceux utilises pour le moulage des roues à aubes de turbomachines. On peut réaliser un noyau de ce type en plusieurs parties mais le montage de l'ensemble du noyau pose ensuite de delicats problèmes de positionnement. La présente invention a pour objet un procédé de confection d'un élé- ment de moule à carapace réfractaire, de grandes dimensions, dont les differentes couches réfractaires, notamment la couche exterieure qui viendra au contact du métal, ont un liant à base de silicate d'éthyle qui confère une bonne refractaritb et une grande fidèlité d'empreinte. Ce procedé permet de réaliser un élement de moule monobloc de grandes dimensions presentant des évidements en contre-dépouille. I1 permet de réaliser en particulier un noyau présentant des évidements en contre-dépouille tel qu'un noyau utilisé pour le moulage d'une roue ou d'un rotor à aubes de turbomachine. Le procédé permet de réaliser un noyau monobloc à carapace réfractaire pressentant intérieurement des cloisons pourvues d'évidements et réunissant les parois extérieures de la carapace en laissant des cavités internes qui procurent une structure allégée ayant des avantages du point de vue de la rigidité et du règlage de la solidification. Le procédé selon l'invention consiste à former une carapace en déposant, au contact d'une boite rigide, une succession de couches réfractaires par une barbotine comportant un liant et une poudre réfractaire, chaque dé pÏt d'une couche étant suivi d'un saupoudrage par une poudre réfractaire, et il est caractérisé par le fait que la première couche est déposée directement au contact de la boite dont la surface est enduite d'un agent de démoulage. Selon une caractéristique du procédé les différentes couches dont la première couche qui vient directement au contact de la boite sont déposées à l'aide d'une barbotine au silicate d'éthyle. Dans le cas d'un noyau de moulage d'une vue de turbomachine, le proce- dé consiste à monter, à l'intérieur de la boite, des aubes rapportées en matière plastique à former la carapace réfractaire et à démonter la boite en lais- sant les aubes à l'intérieur de la carapace. L'élément de moule de type noyau obtenu parle procéde comporte des évidements en contre dépouille qui correspondent à des aubes et il est caractérisé par le fait qu'il òrme deux parois redits par des cloisons comportant des évidements correspondant aux aubes et forme entre les dites parois et les dites cloisons des cavités internes qui débouchent vers L'extérieur. L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se ré férant aux dessins annexés. La figure I représente, en élévation, une boite à noyau servant à la confection d'un noyau pour le moulage d'une roue à aubes courbes et gauches. La figure 2 est une vue de dessus de la boite représentée sur la figure 1. La figure 3 est une coupe partielle selon III-III des figures 1 et 2. La figure 4 représente une coupe axiale de la boite dans-laquelle la carapace refractaire a été constituée. La figure 5 est une vue en perspective du noyau à carapace réfractaire5 après démoulage et avant cuisson. La figure 6 est une vue en perspective du noyau à carapace refractaire après cuisson. La figure 7 représente une coupe axiale d'une boite dans laquelle on realise la carapace réfractaire du noyau monobloc d'une rouedouble de turbomachine. La figure 8 est une coupe selon VIII-V1II de la figure 7. Dans le procedé selon l'invention on utilise une boite 1 qui épouse la forme extérieure de ltélément de moule à carapace céramique que lton veut obtenir. Cette boite en plusieurs parties est réalisée en un matériau rigide, de préférence en résine stratifiée, par surmoulage d'un noyau en bois. On réalise séparément des pièces rapportées correspondant aux évidements en contre-dépouille prevus dans le noyau. Ces pièces sont réalises en matière plastique se détruisant à la cuisson de la carapace céramique. Cette matière plastique présente des propretés thermiques et mecaniques convenables en particulier un retrait et une dilatation negligeables ou nuls et une grande résictance mécanique. On monte ensuite à ltintérieur de la boite ces parties rapportées en matière plastique. On enduit à l'aide d'un agent de démoulage les parois internes de la boite et les parties rapportées contre lesquelles vont être déposées les couches. L'agent de démoulage est un produit antiadhésif tel qu'un produit à base de silicone ou de graphite colloidal. La carapace réfractaire est ensuite constituée en plusieurs couches déposes successivement sur les faces internes de la boite et sur les parties rapportées s'éliminant à la cuisson. Pour deposer chaque couche refrac- taire on utilise une barbotine que l'on introduit dans la boite. Cette barbotine comporte une charge réfractaire et un liant ayant des propriétés ag glomérantes à froid et à chaud. Ce liant est forme par du silicate organique à réaction acide (silicate d'éthyle) de l'alcool et de l'acide. L'hydrolyse du silicate d'méthyle en milieu alcoolique donne de la silice collotda- le. Le dép8t par la barbotine est suivi par un saupoudrage (stucage) de la couche à l'aide d'une poudre réfractaire. La gélification est obtenue par de l'air chaud ou de vapeur d'ammoniac. L'opération est repétée plusieurs fois jusqu'à obtention d'une carapace d'épaisseur suffisante. La première couche est déposée directement au contact de la boite. Elle est effectuée à l'aide d'une barbotine à liant au silicate d'éthyle. La carapace monobloc est extraite de la boite. A ce stade les parties rapportes en matière plastique restent encastrées dans la carapace. La carapace subit ensuite une cuisson dans un four de chauffage. Pen- dant cette cuisson les parties rapportées en matière plastique se désagrè- gent, le resbea etant eliminé après cuisson. De mEme l'alcool du liant est élimine à la cuisson. A la fin de la cuisson l'élément de moule comporte te des évidements correspondant aux parties en matière plastique que la cuisson a permis d'éliminer. Le procédé sélon l'invention s'applique à la réalisation d'éléments de moule ayant une forme de révolution tels que les noyaux de roues simples ou doubles de turbomachines mais également à des éléments de moule de pièces ntayant pas une forme de révolution (auget de roue Pelton par exemple). Dans le cas d'un noyau de roue de turbomachine, la boite rigide est représentée par les figures 1, 2, 4, 7. Cette boite 1 correspond à l'exté- rieur de la roue que lton veut obtenir. Elle est constituée de plusieurs parties séparables. La boite représentée sur les icssins comporte deux flasques 11 et 12. Dans le cas du noyau de roue de turbomachine représenté par les figures, les évidements du noyau correspondant aux aubes de la roue et les pièces rapportées ont donc sensiblement le profil des aubes de la roue. On réalise un jeu d'aubes en matière plastique. Ces aubes, repérées 21-sont ensuite positionnées et fixées dans la boite 1. Chaque aube est maintenue entre les flasques il et 12 par un système de fixation permettant la séparation des flasques 11 et 12 ; par exemple pour réaliser la fixation des aubes en matière plastique, les deux flasques il et 12 comporratiennutre5s)ur les faces cor respondant à l'extérieur du noyau, des ténons (ou de positionnement correspondant au profil radial des aubes et les aubes cctpoltent des walnuses sur (ou tenons) qui stemboitent/les tenons (ou dans les rainures) des flasques. On enduit, à l'aide d'un agent de démoulage, les parties de la boite et les parties rapportées contre lesquelles vont titre déposées les couches réfractaires de la carapace. Ainsi sur le boitier représenté par les figures 1 et 2, ou 7 on enduit les faces 111 et 112 ainsi que les surfaces des aubes 21. On réalise ensuite la carapace réfractaire 3 conformément à la méthode expliquée précédemment, la première couche qui vient au contact des parois internes de la boite et des aubes rapportées étant réalisée avec une barbotine au silicate d'éthyle. La gélification est réalisée comme expliqué précédemment. On démonte ensuite la boite de manière à extraire la carapace de la boite. Les aubes 2 sont alors encastrées dans la carapace (figure 5). La cuisson est effectuée comme expliqué précédemment. L'invention concerne un noyau à carapace réfractaire du type noyau de rotor de turbomachine (pompe, etc ...). La figure 6 représente le mode de réalisation qui correspond aux figures 1 à 4. Ce noyau monobloc se compose de parois 31 et 32 réunies par des cloisons intermédiaires 33 dans lesquelles sont ménagés des évidements 34 qui débouchent sur les faces extérieures des deux flasques. Ces évidements 34 correspondent aux aubes du rotor. Entre les parois 31 et 32 et les cloisons 33 sont ménagées des cavités internes,en volute, qui communiquent entre elles et débouchent vers l'extérieur par au moins une ouverture périphérique 35 qui, s'ouvre sur le grandkdiamè- tre du noyau entre les parois 31 et 32. Cette ouverture 35 permet le remplissage et le vidage de la barbotine au moment de la formation de la carapace. Il est bien entendu que l'on peut sans sortir du cadre de l'invention imaginer des variantes et perfectionnements de détails/de même envisager ltemploi de moyens équivalents.

Claims: REVENDICATIONS 1.- Procédé de confection d'un élément de moule à carapace réfractaire, consistant à former une carapace réfractaire en déposant dans une boite rigide une succession de couches réfractaires par une barbotine comportant un liant et une poudre réfractaire, chaque dépôt d'une couche étant suivi d'un saupoudrage par un poudre réfractaire, caractérisé par le fait que la première couche est déposée directement au contact de la boite dont la surface est enduite d'un film mince d'un agent de démoulage. 2.- Procédé selon la revendication i caractérisé par le fait que ladite première couche est déposée à l'aide d'une barbotine à liant au silicate d'éthyle, 3.- Procédé selon L'une quecoaque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'agent de démoulage est un produit anti-adhésif à base de silicone ou de graphite collotdal. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, appliqué à un noyau de moule de roue de turbomachine caractérisé par le fait qu'il consiste à monter à l'intérieur de la boite ,des aubes rapportées en matière pla-stiqueaà former la carapace réfractaire et à démonter la boite en laissant les aubes à l'intérieur de la carapace. 5.- Elément de moule obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, du type noyau monobloc comportant des évidements en contre-dépouille, utilisable pour le moulage dtune roue à aubes de turbomachine, caractérisé par le fait que ledit noyau forme des parois (31-32) réunies par des cloisons (33) qui comportent des évidements correspondant aux aubes et forme1 entre les parois et les cloisons, des cavités qui débouchent vers l'extérieur.

Inventors: FLENNE, MARCEL
Applicants: CREUSOT-LOIRE
Application year: 1982
Main classification: B22C9
IPC codes: B22C9