FR2466293A1 - CONSUMABLE SAND CORE FOR SHELL MOLDING, AND MOLD AND MOLDING METHOD COMPRISING SAME - Google Patents

Abstract

Moule destiné à la coulée, comportant une zone évidée et un noyau en sable consommable caractérisé en ce qu'il comporte un noyau en sable comprenant du sable de fonderie et environ 0,25 % à environ 5 % en poids par rapport au sable d'un agent de liaison consistant essentiellement en une résine durcissable par des acides, ce noyau en sable fournissant pour une opération de moulage, une combinaison favorable de propriétés de démoulage par secousses, de résistance à l'érosion, de résistance à la pénétration en surface du métal fondu et de solidité du noyau. Application au moulage en coquille de métaux fondus. (CF DESSIN DANS BOPI)Mold intended for casting, comprising a recessed area and a core of consumable sand characterized in that it comprises a core of sand comprising foundry sand and approximately 0.25% to approximately 5% by weight relative to the sand of a bonding agent consisting essentially of an acid-curable resin, this sand core providing for a molding operation a favorable combination of jerk release properties, erosion resistance, resistance to surface penetration of molten metal and core strength. Application to the shell molding of molten metals. (CF DRAWING IN BOPI)

Description

La présente invention concerne l'art du moulage en coquille de métaux telsThe present invention relates to the art of shell molding of metals such as

que l'aluminium, le zinc, le magnésium, le cuivre et leurs alliages et une solution à un problème de  aluminum, zinc, magnesium, copper and their alloys and a solution to a problem of

longue date qui y est associé, à savoir le manque d'une tech-  long association with it, namely the lack of

nique de moulage en coquille exploitable industriellement pour la production de pièces coulées comportant des zones évidées. Le moulage en coquille sous pression traditionnel exige des moules ou des matrices capables de supporter les températures et les pressions élevées auxquelles ils sont  A commercially exploitable shell molding technique for the production of castings having recessed areas. Traditional pressure mold molding requires molds or dies that can withstand the high temperatures and pressures they are subjected to

soumis. C'est ainsi que des matériaux ferreux sont habituelle-  submitted. Thus, ferrous materials are usually

ment utilisés pour les moules destinés à la coulée sous pression.  used for molds for die casting.

Ces matériaux n'étant pas facilement démontables, il n'est pas possible de réaliser des reliefs et des évidements complexes,  These materials are not easily removable, it is not possible to achieve reliefs and complex recesses,

parce que la pièce coulée ne peut plus être extraite du moule.  because the casting can no longer be extracted from the mold.

D'autres techniques de coulée courante, telles que le moulage au sable et le moulage en moule semi-permanent, ont utilisé des noyaux consommables ou jetables pour produire des pièces coulées comportantdes évidements. Cela était possible parce  Other common casting techniques, such as sand casting and semi-permanent mold molding, have used consumable or disposable cores to produce castings with recesses. This was possible because

que les conditions de pression pour ces techniques sont habi-  that the pressure conditions for these techniques are usually

tuellement de l'ordre de 2,1 kg/cm2, en comparaison d'au moins plusieurs centaines de kg/cm2 nécessaires lors du moulage sous  2.1 kg / cm2, compared to at least several hundreds of kg / cm2 required during the molding process.

pression élevée.high pressure.

Un noyau typique est composé de sable de fonderie mélangé à un liant ou une résine. Grâce à l'utilisation de chaleur, d'un catalyseur ou d'une réaction chimique, les grains de sable sont agglomérés en une forme discontinue et peuvent être ensuite utilisés dans le procédé de coulée. La  A typical core is foundry sand mixed with a binder or resin. Through the use of heat, a catalyst or a chemical reaction, the sand grains are agglomerated into a discontinuous form and can then be used in the casting process. The

chaleur dégagée au cours de la solidification et du refroidis-  heat released during solidification and cooling

sement des pièces coulées évapore l'humidité contenue dans  the castings evaporates the moisture contained in

le noyau ou conduit à une décomposition chimique du liant.  the core or leads to a chemical decomposition of the binder.

Une extraction relativement aisée du noyau à partir de la  A relatively easy extraction of the nucleus from the

pièce coulée est ainsi facilitée.  casting is thus facilitated.

Les tentatives antérieures visant à utiliser des noyaux en sable pour le moulage en coquille comprenaient l'utilisation de noyaux en verre et en sel soluble. Ces techniques font l'objet de discussions détaillées dans le brevet G.B. 1.179.241. Ces systèmes sont considérés comme non satisfaisants des points de vue de la maîtrise du procédé, de l'économie, de la manutention et des caractéristiques  Previous attempts to use sand cores for shell molding included the use of glass cores and soluble salt. These techniques are discussed in detail in G.B. 1,179,241. These systems are considered unsatisfactory from the point of view of process control, economics, handling and characteristics.

corrosives des sels.corrosive salts.

Des systèmes de liants du type phosphate d'alumi-  Binder systems of the aluminum phosphate type

nium boré ont été proposés pour la confection de noyaux en sable consommables pour le moulage en coquille. De tels systèmes sont illustrés dans le brevet U.S.4.127.157 et dans  Nium boré have been proposed for the manufacture of consumable sand cores for shell molding. Such systems are illustrated in U.S. Patent 4,127,157 and in

la demande de brevet U.S. n0 909.468, déposée le 25 mai 1978.  U.S. Patent Application No. 909,468, filed May 25, 1978.

Ce dernier document concerne toutefois l'utilisation d'un  The latter document, however, concerns the use of a

sytème liant différent de celui de la présente invention.  Binding system different from that of the present invention.

D'une manière générale, le système selon l'invention est considéré comme représentant une amélioration du système au phosphate d'aluminium boré parce que, bien que les deux systèmes présentent d'excellentes propriétés de démoulage, le système de la présente invention produit des noyaux doués d'une solidité supérieure, notamment immédiatement après la confection du noyau. De fait, les techniques de confection de noyau sont simplifiées avec l'utilisation du système liant selon l'invention, parce que ce système possède une aptitude à l'entraînement par l'air plus élevée que les systèmes de liant à base de phosphate d'aluminium boré, et  In general, the system according to the invention is considered to represent an improvement in the borated aluminum phosphate system because, although both systems have excellent mold release properties, the system of the present invention produces cores endowed with superior strength, especially immediately after making the core. In fact, core fabrication techniques are simplified with the use of the binder system according to the invention because this system has a higher air entrainment ability than phosphate binder systems. borated aluminum, and

de ce fait on peut obtenir des noyaux plus denses.  therefore, denser nuclei can be obtained.

Un problème majeur concernant la mise au point d'un noyau consommable satisfaisant destiné au moulage en coquille sous pression a été l'inaptitude d'un système noyau/liant unique à satisfaire simultanément quatre caractéristiques essentielles d'un noyau, qui sont: un bon démoulage, une  A major problem in developing a satisfactory consumable core for pressurized shell molding has been the inability of a single core / binder system to simultaneously satisfy four essential characteristics of a core, which are: a good demolding, a

bonne résistance à l'érosion, l'absence de pénétration super-  good resistance to erosion, the absence of super penetration

ficielle et la solidité du noyau. Un bon démoulage est nécessaire pour faciliter l'extraction du noyau de la pièce coulée. La résistance à l'enlèvement est l'aptitude du noyau à résister à l'érosion provenant des vitesses élevées du métal au cours du moulage. L'entraînement influe non seulement défavorablement sur les tolérances de la pièce finie, mais le sable éliminé physiquement du noyau s'incruste dans la pièce coulée. La pénétration superficielle est provoquée par la combinaison de chaleur et de pression élevées, qui détruit la surface du noyau et permet au métal de pénétrer entre les grains de sable, produisant ainsi une interface de mélange sable-métal à la surface de la pièce coulée. Cette condition est extrêmement nuisible pour l'usinage ultérieur. Du reste, si le sable se sépare de la surface après l'installation de l'élément, il pourrait en résulter des dommages pour les pièces associées, telles que des pièces pour automobiles. Une soli- dité élevée des noyaux est souhaitable, en ce sens que les noyaux sont alors plus résistants à la rupture au cours de la manutention et qu'ils sont également plus résistants à  and the strength of the nucleus. A good demolding is necessary to facilitate the extraction of the core of the casting. Resistance to removal is the ability of the core to resist erosion from high metal speeds during molding. The drive not only adversely affects the tolerances of the finished part, but the sand physically removed from the core is embedded in the casting. Surface penetration is caused by the combination of high heat and pressure, which destroys the surface of the core and allows the metal to penetrate between the sand grains, thus producing a sand-to-metal mixing interface on the surface of the casting. This condition is extremely detrimental for subsequent machining. Moreover, if the sand separates from the surface after the installation of the element, it could result in damage to the associated parts, such as automobile parts. High core strength is desirable in that the cores are more resistant to breakage during handling and are also more resistant to breakage.

la rupture dans les conditions sévères du moulage. On consi-  breaking under the severe conditions of molding. We consider

dère que la présente invention résoud ces problèmes grâce à un système de noyau qui est capable d'atteindre l'équilibre  that the present invention solves these problems through a kernel system that is able to achieve equilibrium

désiré des quatre propriétés.desired of the four properties.

L'invention est décrite plus en détail ci-après en référence à la figure unique annexée, qui est une vue en coupe d'une partie de moule d'une machine à mouler et est utile pour illustrer les zones dans la pièce coulée dans lesquelles se posent les trois problèmes dont il est question plus haut. Le piston 11 sert à l'injection du métal fondu 12 dans le moule pour le moulage en coquille constitué par des éléments en acier 13 et 14 et un noyau en sable 15. A noter que la forme finale du moule comporte une zone évidée. La pénétration superficielle du métal 12 dans le noyau en sable se produit le long de la région ombrée identifiée par la référence 16 sur la figure. L'entrainement se produit habituellement dans des zones telles que celles définies par 17. Le démoulage désigne l'aptitude à l'extraction du noyau après solidification de la pièce coulée, son extraction de la pièce coulée et le refroidissement ultérieur jusqu'à  The invention is described in more detail hereinafter with reference to the accompanying single figure, which is a sectional view of a mold part of a molding machine and is useful for illustrating areas in the casting in which the three problems mentioned above. The piston 11 serves to inject the molten metal 12 into the mold for the shell molding consisting of steel elements 13 and 14 and a sand core 15. Note that the final shape of the mold has a recessed area. The surface penetration of the metal 12 into the sand core occurs along the shaded region identified by reference 16 in the figure. The entrainment usually occurs in areas such as those defined by 17. Demoulding refers to the ability of the core to extract the solidification after solidification of the casting, its extraction from the casting and the subsequent cooling to the casting.

la température ambiante.Room temperature.

Il a été découvert que des noyaux en sable consom-  It has been discovered that sand cores consume

mables peuvent être utilisés pour produire des pièces coulées comportant des zones évidées à condition que soit utilisé un agent deJiaison comprenant une résine durcissable par un acide à raison d'environ 0,25 % à 5 % par rapport au poids  Makes can be used to produce castings having recessed areas provided that a binding agent comprising an acid curable resin is used at a rate of about 0.25% to 5% by weight.

du sable de fonderie. Il est cependant préférable d'en uti-  foundry sand. It is however preferable to use

liser entre environ 1 % et 2 %. Le choix d'un taux de liant spécifique dépend de la forme du noyau, de l'épaisseur et de la complexité du noyau, de la manière dont le noyau est fixé à l'intérieur de la matrice et des conditions de coulée. Le  between 1% and 2%. The choice of a specific binder rate depends on the shape of the core, the thickness and complexity of the core, the manner in which the core is fixed within the matrix and the casting conditions. The

liant mélangé à du sable de fonderie et à une quantité appro-  binder mixed with foundry sand and an appropriate quantity

priée d'un oxydant forme le noyau. On peut également enrober  asked for an oxidant forms the nucleus. We can also coat

le noyau pour lui conférer une résistance améliorée à la péné-  the core to give it improved resistance to penetration

tration et à l'érosion.erosion and erosion.

Le liant résineux durcissable par des acides men-  The resinous binder curable by acidic acids

tionnés ci-dessus est pls amplement décrit dans le brevet  above is more fully described in the patent

U.S. 3.879.339, qui complète la présente description et auquel  U.S. 3,879,339, which supplements this description and to which

on peut se référer utilement. Cet agent's'est révélé bénéfique pour les propriétés de démoulage dans des applications de coulée lorsqu'il est présent en des quantités d'environ 0,25 % à 5 % en poids du sable de fonderie. La limite inférieure est requise pour assurer une solidité suffisante du noyau afin qu'il supporte la manutention, alors que la limite supérieure ne doit pas être dépassée en raison des problèmes de soufflure, au cours de la confection du noyau, provoqués par un manque de densité uniforme dû à des variations de l'écoulement du sable et des diminutions inacceptables de l'efficacité du démoulage. Lorsqu'on utilise des sables de fonderie typiques à base de silice d'une finesse AFS n065, il est préférable d'en utiliser environ 1 % à 2 %. Moins de liant est nécessaire, soit de préférence de l'ordre d'environ 0,5 à 1 %, lorsqu'on utilise des sables de fonderie plus lourds tels que le zircon. Les limites inférieures et supérieures préférées respectives sont  we can usefully refer. This agent has been shown to be beneficial for release properties in casting applications when present in amounts of about 0.25% to 5% by weight of the foundry sand. The lower limit is required to ensure sufficient strength of the core to support handling, while the upper limit should not be exceeded due to blistering problems, during core making, caused by a lack of Uniform density due to variations in sand flow and unacceptable decreases in mold release efficiency. When using typical silica based smelting sands with an AFS n065 fineness, it is preferable to use about 1% to 2%. Less binder is required, preferably in the range of about 0.5 to 1%, when heavier foundry sand such as zircon is used. The respective preferred lower and upper limits are

choisies pour les mêmes raisons que pour la gamme plus générale.  chosen for the same reasons as for the more general range.

Il est bien clair que l'utilisation d'autres sables de fonderie courants possédant des densités différentes de celles des  It is clear that the use of other common foundry sands with densities different from those of

sables mentionnés ci-dessus entre dans le cadre de l'invention.  sables mentioned above is within the scope of the invention.

Ces autres sables requièrent de préférence l'utilisation de  These other sands preferably require the use of

quantités de liant compatibles avec la densité.  amounts of binder compatible with the density.

Comme systèmes de liant résineux durcissable par  As resin-hardenable binder systems

des acides se prêtant à l'utilisation conformément à l'inven-  acids suitable for use according to the invention.

tion, on peut citer les résines urée/formaldéhyde, les résines phénol/formaldéhyde, les résines de furanne et des résines copolymères. Il est préférable d'utiliser le furanne étant donné que ce système-est plus résistant que les autres systèmes à la déformation immédiatement après la confection du noyau. Il-est également possible d'utiliser des copolymères de ces résines avec des composés époxydés ou avec des  Examples are urea / formaldehyde resins, phenol / formaldehyde resins, furan resins and copolymer resins. It is preferable to use furan since this system is more resistant than other systems to deformation immediately after making the core. It is also possible to use copolymers of these resins with epoxidized compounds or with

composés insaturés.unsaturated compounds.

La silanisation des résines de l'invention par addition d'environ 1 % à 10 % en poids par rapport à la résine d'un silane tel que le gamma-aminopropyl-triéthoxy. silane une variante facultative. Ces additions ont pour  Silanizing the resins of the invention by adding about 1% to 10% by weight of the resin of a silane such as gamma-aminopropyl-triethoxy. silane an optional variant. These additions

rôle de renforcer le noyau.role of strengthening the core.

Un oxydant tel que le peroxyde de méthyléthylcétone doit être présent dans le système en des quantités comprises  An oxidant such as methyl ethyl ketone peroxide must be present in the system in amounts

entre environ 20 et 70 % par rapport au poids de la résine.  between about 20 and 70% based on the weight of the resin.

Des quantités de 30 à 50 % sont préférables pour assurer un durcissement total. Le rôle de l'oxydant est de réagir avec l'anhydride sulfureux gazeux pour former de l'acide sulfurique qui, à son tour, fait durcir la résine. D'autres oxydants appropriés incluent, mais sans y être limités, les péroxyde, hydropéroxyde, hydroxyhydroperoxyde, chlorate, perchlorate, chlorite, chlorhydrate, perbenzoate, l'oxyde métallique,  Amounts of 30 to 50% are preferable to ensure complete cure. The role of the oxidant is to react with sulfur dioxide gas to form sulfuric acid which, in turn, hardens the resin. Other suitable oxidizers include, but are not limited to, peroxide, hydroperoxide, hydroxyhydroperoxide, chlorate, perchlorate, chlorite, hydrochloride, perbenzoate, metal oxide,

permanganate, acide monoperphtalique et peroxyde d'hydrogène.  permanganate, monoperphthalic acid and hydrogen peroxide.

Ces oxydants sont normalement ajoutés à la résine sous forme d'un liquide pour faciliter le mélange, bien que l'utilisation d'agents solides ou gazeux rentre également dans le cadre de  These oxidants are normally added to the resin as a liquid to facilitate mixing, although the use of solid or gaseous agents also falls within the scope of the invention.

la présente invention.the present invention.

Pour préparer concrètement le noyau consommable  To concretely prepare the consumable core

selon l'invention, on mélange du sable et une résine durcissa-  according to the invention, sand is mixed with hardened resin.

ble par des acides, puis on ajoute éventuellement un silane au mélange et on incorpore ensuite l'oxydant au mélange. Le mélange peut être ensuite entrainé par de l'air ou chargé à la main dans une boite à noyaux et en la forme désirée du noyau. On fait passer un gaz durcisseur, tel que l'anhydride  It is then possible to add a silane to the mixture and the oxidant is then added to the mixture. The mixture can then be driven by air or loaded by hand into a stone box and into the desired shape of the core. A hardening gas, such as anhydride, is passed

sulfureux, à travers la boite à noyaux pour durcir la résine.  sulfurous, through the stone box to harden the resin.

Le noyau est retiré de la boite sous forme d'une masse  The nucleus is removed from the box in the form of a mass

solide et utilisé dans le procédé de moulage en coquille.  solid and used in the shell molding process.

D'autres techniques et gaz durcisseurs sont décrits dans les brevets U.S. 3.879.339 et 3.639.654 qui complètent la présente  Other hardener techniques and gases are described in U.S. Patents 3,879,339 and 3,639,654 which supplement this

description et auxquels on peut se référer utilement.  description and to which we can usefully refer.

Après sa préparation, le noyau peut être enduit en vue de l'amélioration de ses caractéristiques en ce qui concerne la résistance à l'érosion et la pénétration en surface. Les revêtements de noyau comprennent généralement un agent de suspension, une matière réfractaire, un liant et  After its preparation, the core can be coated to improve its characteristics with respect to erosion resistance and surface penetration. Core coatings generally comprise a suspending agent, a refractory material, a binder and

un solvant.a solvent.

Les revêtements de noyau pour pièces coulées en coquille sont plus critiques que les revêtements de noyau convenant à d'autres procédés de coulée. Le revêtement de noyau doit être apte à obturer en grande partie les pores à la surface du noyau. Etant donné que le moulage en coquille place le métal fondu sous pression, toute porosité à la surface des noyaux entraîne une pénétration du métal fondu et emprisonne ainsi du sable sur la surface de la pièce brute de coulée. Une application d'un revêtement de noyau convenable sur le noyau assure un fini semblableà celui du  Core castings for shell castings are more critical than core coatings suitable for other casting processes. The core coating must be able to close off most of the pores on the surface of the core. Since shell molding places the molten metal under pressure, any porosity on the surface of the cores causes penetration of the molten metal and thus traps sand on the surface of the casting. Applying a suitable core coating to the core provides a finish similar to that of

moule sans pénétration de métal fondu dans le noyau en sable.  mold without penetration of molten metal into the sand core.

-Les agents de suspension sont habituellement de l'argile ou des dérivés d'argile. Ces substances doivent être présentes en des quantités suffisantes pour assurer le maintien en suspension de la matière réfractaire. Ces agents peuvent être présents à raison d'environ 4 % à 30 % par rapport  Suspending agents are usually clay or clay derivatives. These substances must be present in sufficient quantities to maintain the suspension of the refractory material. These agents may be present at about 4% to 30% relative to

au poids total des matières solides.  to the total weight of solids.

Les matières réfractaires particulaires typiques utiles dans la formulation de revêtement incluent, mais  Typical particulate refractory materials useful in coating formulation include, but

sans y être limitées, le graphite, la silice, l'oxyde d'alu-  but not limited to graphite, silica, aluminum oxide,

minium, l'oxyde de magnésium, le zircon,et le mica. Ces matières sont présentes en des quantités généralement comprises entre environ 60 et 95 % par rapport au poids total des matières solides. La masse de particules est agglomérée grâce à l'utilisation d'agents de liaison, tels que des résines thermo-plastiques. Les agents de liaison utiles dans la mise en oeuvre de l'invention représentent généralement environ  minium, magnesium oxide, zircon, and mica. These materials are present in amounts generally between about 60 and 95% based on the total weight of the solids. The mass of particles is agglomerated through the use of bonding agents, such as thermoplastic resins. The binding agents useful in the practice of the invention generally represent about

1 % à 10 % en poids des matières solides totales de la compo-  1% to 10% by weight of the total solids of the

sition de revêtement. Les agents de liaison et de suspension doivent être compatibles avec le solvant particulier, qui  coating. The binding and suspending agents must be compatible with the particular solvent, which

peut être un liquide organique. Le solvant doit être incor-  can be an organic liquid. The solvent must be incor-

poré en une quantité qui est efficace pour l'obtention de la viscosité nécessaire au contrôle de l'épaisseur et de  pored in an amount which is effective in obtaining the viscosity necessary to control the thickness and

l'uniformité du revêtement.the uniformity of the coating.

Un revêtement pour noyau typique approprié comprend, par rapport au poids total-des matières solides, 4 % à 30 % d'un agent de suspension à base de bentonite traitée par une amine, 1 % à 10 % d'un agent de liaison à base de résine thermoplastique, et 60 % à 95 % d'une matière réfractaire telle que la silice ou similaires. Les constituants ci-dessus  A typical typical core coating comprises, based on the total weight of the solids, 4% to 30% of an amine treated bentonite suspending agent, 1% to 10% of a thermoplastic resin base, and 60% to 95% of a refractory material such as silica or the like. The constituents above

sous forme de poudre, sont mélangés avec une quantité suffi-  in powder form, are mixed with a sufficient quantity

sante d'un véhicule liquide organique pour l'obtention de la viscosité nécessaire afin de produire, après séchage, l'épaisseur de couche désirée et obturer les pores à la  of an organic liquid vehicle to obtain the viscosity necessary to produce, after drying, the desired layer thickness and seal the pores at the

surface du noyau.kernel surface.

D'autres revêtements de noyau appropriés englobent ceux décrits dans le brevet U.S. 4.001.468,auquel on peut  Other suitable core coatings include those described in U.S. Patent 4,001,468, which can be

se référer utilement et qui complète la présente description.  usefully refer to and complete this description.

Ce brevet décrit des compositions de revêtement comprenant un solvant liquide organique possédant un indice kauri-butanol d'au moins 36, tel que du 1,1,1-trichloroéthane liquide; un agent de suspension; une matière réfractaire pulvérulente telle que le graphite, le coke, le mica, la silice, l'oxyde d'aluminium, l'oxyde de magnésium, le talc et la farine de zircon; et un polymère organique tel qu'un copolymère de vinyltoluène/butadiène, un copolymère de styrène/butadiène, un copolymère de vinyltoluène/acrylate, des copolymères de styrène/acétylène, ou des homopolymères d'acrylate. Le rapport en poids du polymère organique au solvant liquide organique est maintenu entre environ 1:50 et environ 1:200,  This patent discloses coating compositions comprising an organic liquid solvent having a kauri-butanol number of at least 36, such as liquid 1,1,1-trichloroethane; a suspending agent; a powdery refractory material such as graphite, coke, mica, silica, aluminum oxide, magnesium oxide, talc and zircon flour; and an organic polymer such as a vinyltoluene / butadiene copolymer, a styrene / butadiene copolymer, a vinyltoluene / acrylate copolymer, styrene / acetylene copolymers, or acrylate homopolymers. The weight ratio of the organic polymer to the organic liquid solvent is maintained between about 1:50 and about 1: 200,

et le rapport pondéral de la matière réfractaire pulvéru-  and the weight ratio of the powdered refractory material

lente au solvant liquide organique est maintenu entre environ  slow to organic liquid solvent is maintained between approximately

1:2,5 et 1:3,5.1: 2.5 and 1: 3.5.

Un revêtement pour noyau additionnel qui s'est révélé satisfaisant pour l'utilisation en combinaison avec le système de liaison selon l'invention est celui décrit dans  An additional core coating which has been found satisfactory for use in combination with the bonding system according to the invention is that described in

le brevet U.S. 4.096.293, qui complète la présente description.  U.S. Patent 4,096,293, which completes the present disclosure.

La matière de revêtement possède une viscosité suffisante pour combler sensiblement la porosité superificielle du noyau et permet d'obtenir une épaisseur et une uniformité de revêtement qui conduisent à une bonne résistance à  The coating material has a viscosity sufficient to substantially fill the superficial porosity of the core and provides coating thickness and uniformity which leads to good resistance to wear.

l'érosion et à la pénétration au cours du moulage. Le revê-  erosion and penetration during molding. The dream-

tement consiste en environ 5 % à 90 % d'un solvant liquide organique, en environ 0,1 Z à 2 % d'un agent de suspension, en environ 5 % à 80 % de particules d'aluminate de calcium possédant une taille moyenne de particules de 20 à 25 micron mètres et aucune particule supérieure à environ 70 micromètres et en une résine dure qui est le produit de réaction d'acide fumarique, de colophane et de pentaérythritol, la résine s'y trouvant dans un rapport pondéral entre environ 0,5 et parties pour 100 parties de la composition et tous les pourcentages étant exprimés en poids de composition. Un agent mouillant peut être facultativement ajouté en des  The process consists of about 5% to 90% of an organic liquid solvent, about 0.1% to about 2% of a suspending agent, and about 5% to about 80% calcium aluminate particles having a medium size. particles of 20 to 25 microns and no particle greater than about 70 microns and a hard resin which is the reaction product of fumaric acid, rosin and pentaerythritol, the resin being in a weight ratio of about 0.5 and parts per 100 parts of the composition and all percentages being by weight of composition. A wetting agent may optionally be added to

quantités s'étendant d'environ 0,01 % à 2 %.  amounts ranging from about 0.01% to 2%.

Après la fabrication du noyau dans une boite à noyaux et son extraction, le noyau est suffisamment résistant pour être manipulé. Un revêtement pour noyau est ensuite appliqué à la brosse, au trempé, par pulvérisation ou par un procédé équivalent. Une fois que le revêtement est sec, le noyau est placé dans un moule situé dans une machine à mouler. La partie en acier de la matrice constitue la forme superficielle de la pièce métallique qui n'est pas formée par le noyau. Le noyau est placé dans cette matrice et est maintenu par des fiches, des empreintes ou d'autres procédés bien connus de l'homme de l'art. On ferme ensuite le moule immobilisant ainsi le noyau dans une position fixe, et on  After making the core in a core box and extracting it, the core is strong enough to handle. A core coating is then applied by brush, dipping, spraying or the like. Once the coating is dry, the core is placed in a mold located in a molding machine. The steel portion of the die is the superficial shape of the metal piece that is not formed by the core. The core is placed in this matrix and is maintained by plugs, fingerprints or other methods well known to those skilled in the art. The mold is then closed thereby immobilizing the core in a fixed position, and

injecte ensuite le métal fondu dans le moule.  then injects the molten metal into the mold.

Au cours du processus de solidification dans le moule, de la chaleur se dégage de la pièce coulée. Une partie  During the solidification process in the mold, heat is released from the casting. A part

de la chaleur se propage dans le noyau et augmente sa tempéra-  heat spreads through the core and increases its temperature.

ture. Ce flux décompose le liant et chasse l'humidité et les matières gazeuses. Une fois que le métal fondu s'est solidifié dans le moule, la machine est ouverte et la pièce moulée  ture. This stream breaks down the binder and expels moisture and gaseous matter. Once the molten metal has solidified in the mold, the machine is opened and the casting

résultante, ainsi que le noyau consommable, sont retirés.  resulting, as well as the consumable core, are removed.

Après refroidissement jusqu'à la température ambiante, le  After cooling to room temperature, the

noyau peut être extrait mécaniquement par secousses.  core can be extracted mechanically by shaking.

L'exemple suivant illustre un mode de réalisation de l'invention Un alliage d'aluminium a été coulé en la forme représentée sur la figure, avec utilisation d'un noyau contenant  The following example illustrates an embodiment of the invention. An aluminum alloy was cast in the form shown in the figure, using a core containing

du sable de fonderie à base de silice (finesse AFS n065).  silica based foundry sand (AFS fineness n065).

On a utilisé du furanne à raison de 1,5 % par rapport au poids du sable de fonderie comme agent de liaison, tandis qu'on a mis en oeuvre 40 % par rapport au poids de résine de peroxyde de méthyléthylcétone comme oxydant et 3 % de silane par rapport au poids de la résine. Un revêtement pour noyau tel que mentionné plus haut a été appliqué sur le noyau avant la coulée. La  Furan was used at 1.5% based on the weight of the foundry sand as a bonding agent, while 40% based on the weight of methyl ethyl ketone peroxide resin as oxidizer and 3% was used. of silane with respect to the weight of the resin. A core coating as mentioned above was applied to the core prior to casting. The

solidité du noyau était bonne. De bonnes propriétés de sépara-  Core strength was good. Good separating properties

tion ont été notées après séparation mécanique du noyau de la pièce moulée après refroidissement jusqu'à la température ambiante. La pièce coulée présentait une bonne résistance à la pénétration en surface et la résistance à l'érosion était bonne.  were noted after mechanical separation of the core of the molded part after cooling to room temperature. The casting exhibited good resistance to surface penetration and the erosion resistance was good.

Claims (23)

REVENDICATIONS 1. Procédé pour le formage à partir de métal fondu d'une pièce coulée comportant une zone évidée caractérisé en ce qu'il consiste principalement à injecter du métal fondu dans un moule pour moulage en coquille comportant une surface de coulée qui comprend au moins un noyau en sable consommable formant une zone évidée sur ladite pièce coulée, ledit noyau consistant essentiellement en environ 0,25 % à 5 % en poids par rapport au sable de fonderie d'un agent de liaison composé essentiellement d'une résine durcissable par des acides, en environ 20 % à 70 % d'un oxydant par rapport au poids de ladite résine le 'reliquat étant essentiellement du sable de fonderie; à permettre au métal fondu injecté de se solidifier le long de la surface de coulée pour former une pièce coulée; à retirer la pièce coulée du moule et à séparer la pièce coulée  A process for forming from molten metal a casting having a recessed area, characterized in that it consists mainly of injecting molten metal into a shell mold having a casting surface which comprises at least one consumable sand core forming a recessed area on said casting, said core consisting essentially of about 0.25% to 5% by weight of the casting sand of a bonding agent consisting essentially of an acid curable resin in about 20% to 70% of an oxidant based on the weight of said resin, the balance being essentially foundry sand; allowing the injected molten metal to solidify along the casting surface to form a casting; removing the casting from the mold and separating the casting du noyau.of the nucleus. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le sable de fonderie comprend du sable de silice et le  2. Method according to claim 1, characterized in that the foundry sand comprises silica sand and the liant-est présent à raison d'environ 1 % à 2 %.  binder-is present at about 1% to 2%. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le sable de fonderie comprend du sable de zircon et le  3. Method according to claim 1, characterized in that the foundry sand comprises zircon sand and the liant est présent à raison d'environ 0,5 % à 1 %.  binder is present at about 0.5% to 1%. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en  4. Method according to claim 1, characterized in ce que le noyau contient environ 30 % à 50 % dudit oxydant.  the core contains about 30% to 50% of said oxidant. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le noyau contient environ 1 % à 10 % de silane par  5. Process according to claim 4, characterized in that the core contains approximately 1% to 10% of silane per rapport au poids de la résine.relative to the weight of the resin. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en  6. Process according to claim 1, characterized in ce que l'oxydant consiste essentiellement en peroxyde de méthyl-  the oxidant consists essentially of methyl peroxide éthylcétone.ethyl ketone. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en  7. Method according to claim 1, characterized in ce que la résine durcissable par des acides comprend du furanne.  the acid-curable resin comprises furan. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent de liaison a été durci par passage de SO2 gazeux  8. Process according to claim 1, characterized in that the binding agent has been hardened by passage of gaseous SO2 à travers une boite à noyaux.through a stone box. 9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en le ce que noyau est enduit d'une matière de revêtement possédant une viscosité suffisante pour obturer en grande partie la il porosité superficielle sur ledit noyau et que la matière de revêtement consiste essentiellement en 4 % à 30 % d'un agent  9. A process according to claim 1, characterized in that the core is coated with a coating material having a viscosity sufficient to substantially seal the surface porosity on said core and that the coating material consists essentially of 4% to 30% of an agent de suspension, 60 % à 95 % d'une matière réfractaire parti-  of 60% to 95% suspension of a refractory material culaire, 1% à 10 % d'un agent de liaison et une quantité efficace d'un véhicule en vue d'une interaction avec l'agent  1% to 10% of a binding agent and an effective amount of a vehicle for interaction with the agent de suspension et l'agent de liaison pour atteindre une vis-  suspension and the liaison officer to achieve a cosité adéquate pour l'obtention d'une épaisseur et d'une uniformité du revêtement qui conduit à une bonne résistance  adequate coseness to obtain a thickness and a uniformity of the coating which leads to a good resistance à l'érosion et à la pénétration au cours du moulage.  erosion and penetration during molding. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé  10. Process according to claim 9, characterized en ce que le véhicule comprend de l'eau.  in that the vehicle comprises water. 11. Procédé selon la revendication 1, caractérisé le en ce que noyau est enduit d'une matière de revêtement ayant une viscosité suffisante pour obturer sensiblement la porosité en surface du noyau et que la matière de revêtement consiste essentiellement en un solvant liquide organique ayant un indice kauri-butanol d'au moins 36, un agent de suspension, une matière réfractaire pulvérulente choisie parmi le graphite, le coke, le mica, la silice, l'oxyde d'aluminium, l'oxyde de magnésium, le talc, la farine de zircon ou leurs mélanges, et un polymère organique choisi parmi un copolymère vinyltoluène/butadiène, un copolymère styrène/  11. A method according to claim 1, characterized in that the core is coated with a coating material having a viscosity sufficient to substantially seal the surface porosity of the core and that the coating material consists essentially of an organic liquid solvent having a kauri-butanol index of at least 36, a suspending agent, a pulverulent refractory material selected from graphite, coke, mica, silica, aluminum oxide, magnesium oxide, talc, zircon flour or mixtures thereof, and an organic polymer selected from a vinyl toluene / butadiene copolymer, a styrene / butadiène, un polymère vinyltoluène/acrylate ou des homopo-  butadiene, a vinyltoluene / acrylate polymer or homopolymers lymères, le rapport pondéral du polymère organique au solvant organique liquide se situant entre environ 1:50 et environ  polymers, the weight ratio of the organic polymer to the liquid organic solvent being between about 1:50 and about 1:200, et le rapport pondéral de la matière réfractaire pulvé-  1: 200, and the weight ratio of the sprayed refractory material rulente au solvant organique liquide étant compris entre  liquid organic solvent being between environ 1:2,5 et 1:3,5.about 1: 2.5 and 1: 3.5. 12. Procédé selon la revendication 1, caractérisé 30. en ce que le noyau est enduit d'une matière de revêtement ayant une viscosité suffisante pour obturer sensiblement  Method according to claim 1, characterized in that the core is coated with a coating material having a viscosity sufficient to substantially seal off la porosité en surface du noyau et convenable pour l'obten-  the porosity at the surface of the nucleus and suitable for obtaining tion d'une épaisseur et d'une uniformité de revêtement qui conduisent à une bonne résistance à l'érosion et à la  thickness and uniformity of coating which leads to good resistance to erosion and pénétration au cours du moulage et qu'il comprend essentiel-  penetration during molding and that it essentially comprises lement environ 5 % à 90 % d'un solvant organique liquide, environ 0,1 % à environ 2 % d'un agent de suspension, environ % à 80 % de particules d'aluminate de calcium possédant une taille moyenne de particules de 20 à 25 micromètres et ne comportant aucune particule supérieure à environ 70 micromètres, et une résine dure qui est le produit de réaction d'acide fumarique, de colophane et de pentaérythritol, ladite résine étant présente dans un rapport en poids compris entre environ 0,5 et 5 parties pour 100 parties de composition, etibus les  from about 5% to 90% of a liquid organic solvent, from about 0.1% to about 2% of a suspending agent, from about% to 80% of calcium aluminate particles having an average particle size of at 25 micrometers and having no particle greater than about 70 micrometers, and a hard resin which is the reaction product of fumaric acid, rosin and pentaerythritol, said resin being present in a ratio by weight of between about 0.5 and 5 parts per 100 parts of composition, and pourcentages étant exprimés en poids par rapport à la compo-  percentages being expressed by weight in relation to the sition.  sition. 13. Noyau en sable consommable destiné à délimiter une zone évidée dans un moule de coulée, caractérisé en ce13. Consumable sand core for delimiting a recessed area in a casting mold, characterized in that qu'il comprend du sable de fonderie et environ 0,25 % à en-  that it includes foundry sand and about 0.25% viron 5 % en poids par rapport au sable d'un agent de liaison consistant essentiellement en une résine durcissable par des acides, ledit noyau en sable fournissant pour une opération  5% by weight relative to the sand of a binding agent consisting essentially of an acid curable resin, said sand core providing for an operation de moulage une combinaison favorable de propriétés de démou-.  of molding a favorable combination of demolding properties. lage par secousses, de résistance à l'érosion, de résistance à la pénétration en surface du métal fondu et de solidité du noyau.  shaking, erosion resistance, resistance to surface penetration of the molten metal and strength of the core. 14. Moule destiné à la coulée, comportant une zone évidée et un noyau en sable consommable, caractérisé en ce qu'il comporte un noyau en sable comprenant-du sable de fonderie et environ 0,25 % à environ 5 % en poids par rapport au sable d'un agent de liaison consistant essentiellement en uneCasting mold, having a recessed area and a consumable sand core, characterized in that it comprises a sand core comprising-foundry sand and about 0.25% to about 5% by weight relative to sand of a bonding agent consisting essentially of a résine durcissable par des acides, ce noyau en sable fournis-  acid curable resin, this sand core is sant pour une opération de moulage une combinaison favorable de propriétés de démoulage par secousses, de résistance à l'érosion, de résistance à la pénétration en surface du  for a molding operation a favorable combination of shake release properties, erosion resistance, resistance to surface penetration of métal fondu et de solidité du noyau.  molten metal and strength of the core. 15. Moule pour coulée selon la revendication 14, caractérisé en ce que le noyau en sable contient au moins au départ un oxydant à raison d'environ 20 % à environ 70 %  Casting mold according to claim 14, characterized in that the sand core contains at least initially an oxidizer at a rate of about 20% to about 70% en poids de la résine.by weight of the resin. 16. Moule pour coulée selon la revendication 14, caractérisé en ce que le sable de- fonderie comprend du sable de silice et le liant est présent à raison d'environ 1 % à 2 %.  16. Casting mold according to claim 14, characterized in that the casting sand comprises silica sand and the binder is present in an amount of about 1% to 2%. 17. Moule pour coulée selon la revendication 14, caractérisé en ce que le sable de fonderie comprend du sable de zircon et le liant est présent à raison d'environCasting mold according to claim 14, characterized in that the casting sand comprises zircon sand and the binder is present in a proportion of about 0,5 % à environ 1%.0.5% to about 1%. 18. Moule pour coulée selon la revendication 14, caractérisé en ce que le noyau renferme environ 1 % à environ 10 % de silane par rapport au poids de la résine.  18. Casting mold according to claim 14, characterized in that the core contains about 1% to about 10% silane based on the weight of the resin. 19. Moule pour coulée selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'oxydant consiste essentiellement enMold for casting according to claim 15, characterized in that the oxidant consists essentially of péroxyde de méthyléthylcétone.methyl ethyl ketone peroxide. 20. Moule pour coulée selon la revendication 14, caractérisé en ce que la résine durcissable par des acides  Casting mold according to claim 14, characterized in that the acid hardenable resin comprend du furanne.includes furan. 21. Moule pour coulée selon la revendication 14, le  Mold for casting according to claim 14, the caractérisé en ce que noyau comporte un revêtement superfi-  characterized in that the core comprises a superficial coating ciel comprenant, en pour cent en poids, environ 4 % à environ 30 % d'un agent de suspension, environ 60 % à environ 95 % d'une matière réfractaire particulaire, environ 1 % à environ % d'un liant, et une quantité efficace d'un véhicule en vue de l'interaction avec l'agent de suspension et le liant,  comprising, in weight percent, about 4% to about 30% suspension agent, about 60% to about 95% particulate refractory material, about 1% to about% binder, and effective amount of a vehicle for interaction with the suspending agent and the binder, pour atteindre une viscosité permettant d'obtenir une épais-  to reach a viscosity which makes it possible to obtain a thick seur et une uniformité de revêtement assurant une résistance  and uniformity of coating ensuring resistance à 1'érosoion et à la pénétration au cours dela coulée.  to the erosion and penetration during the casting. 22. Moule pour coulée selon la revendication 14,  Mold for casting according to claim 14, caractérisé en ce que le noyau comporte un revêtement super-  characterized in that the core comprises a superimposed coating ficiel comprenant un solvant organique liquide avec un indice kauributanol d'au moins 36, un agent de suspension, une matière réfractaire pulvérulente choisie parmi le graphite, le coke, le mica, la silice, l'oxyde d'aluminium, l'oxyde de magnésium, le talc, la farine de zircon et leurs  system comprising a liquid organic solvent with a kauributanol number of at least 36, a suspending agent, a pulverulent refractory material selected from graphite, coke, mica, silica, aluminum oxide, magnesium, talc, zircon flour and their mélanges, et un polymère organique choisi parmi les copoly-  mixtures, and an organic polymer selected from the group consisting of mères de vinyltoluène/butadiène, de styrène/butadiène, de vinyltoluène/butadiène, de styrène/butadiène, de vinyltoluène/ acrylate et leurs homopolymères, le rapport pondéral du polymère organique au solvant organique liquide se situant entre environ 1:50 et environ 1:200 et le rapport pondéral de la matière réfractaire pulvérulente au solvant organique  vinyl toluene / butadiene, styrene / butadiene, vinyltoluene / butadiene, styrene / butadiene, vinyltoluene / acrylate and their homopolymers, the weight ratio of organic polymer to liquid organic solvent being from about 1:50 to about 1: 200 and the weight ratio of the powdery refractory material to the organic solvent liquide étant compris entre environ 1:2,5 et environ 1:3,5.  liquid ranging from about 1: 2.5 to about 1: 3.5. 23. Moule pour coulée selon la revendication 14, caractérisé en ce que le noyau comporte un revêtement en surface comprenant, en pour cent en poids, environ 5 % à environ 90 % d'un solvant organique liquide, environ 0,1 % à environ 2 % d'un agent de suspension, environ 5 % à environ % de particules d'aluminate de calcium ayant une taille moyenne de particules d'environ 20 à environ 25 micromètres et ne comportant pas de particules supérieuresà environ 70 micromètres,et que la résine est constituée par le produit  Casting mold according to claim 14, characterized in that the core comprises a surface coating comprising, in weight percent, about 5% to about 90% of a liquid organic solvent, about 0.1% to about 2% of a suspending agent, about 5% to about% calcium aluminate particles having an average particle size of about 20 to about 25 microns and no particles greater than about 70 microns, and that resin is constituted by the product de réaction d'acide fumarique, de colophane et de pentaéry-  of fumaric acid, rosin and pentaerythene thritol, ladite résine étant présente dans un rapport en poids d'environ 0,5 à environ 5 parties pour 100 parties de  said resin being present in a weight ratio of about 0.5 to about 5 parts per 100 parts of sable de fonderie.foundry sand.