CA1322098C - Procede de moulage a mousse perdue de pieces metalliques - Google Patents

Abstract

Procédé de moulage à mousse perdue de pièces métalliques, dans lequel après avoir rempli le moule avec le métal fondu et avant que la fraction solidifiée de métal dépasse 40% en poids, on applique une pression gazeuse isostatique sur le moule. L'invention trouve son application dans l'obtention de pièces, notamment en alliages d'aluminium, présentant une compacité améliorée.

Description

La présente invention est relative à un procédé de moulage à mousse perdue de pièces métalliques, notamment en aluminium et en ses alliages.
Il est connu de l'homme de l'art, principalement par l'enseignement de l'USP No. 3,157,924, d'utiliser pour le moulage des modèles en mousse de polystyrène plongés dans un moule constitué par du sable sec ne contenant aucun agent de liaison. Dans un tel procédé, le métal ~ mouler, qui a été préalablement fondu, est amené par l'intermédiaire de canaux traversant le sable au contact du modèle et se substitue I progressivement à ce dernier en le brûlant et en le j transformant en vapeurs qui s'échappent entre les grains ¦ de sable. Cette technique s'est avérée séduisante l'échelle industrielle, parce qu'elle évite la fabrication préalable, par compactage et agglomération de matériaux réfractaires pulvérulents, de moules rigides associés de facon plus ou moins compliquée à des noyaux par l'intermédiaire de canaux, et qu'elle permet une récupération facile des pièces moulées ainsi qu'un recyclage aisé des matériaux de moulage.
Cependa.nt, cette technique est handicapée par deux facteurs~
- la relative lenteur de la solidification qui favorise la formation de piqûres de gazage - la relative faiblesse des gradients thermiques qui peut causer une microretassure si le tracé
de la pièce en rend le masselottage difficile.
Selon la présente invention, il est prévu un procédé de moulage à mousse perdue de pièces métalliques, notamment en aluminium et en ses alliages, dans lequel on plonge un modèle du produit à obtenir fait d'une mousse en mati~re organique dans un moule constitué par un bain '" '.
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~ en ce qu'après avoir rempli le moule avec le métal fondu et : :
avant que la fraction solidifiée de métal d~passe 40% en , poids, on applique une pression gazeuse isostatique comprise ~ ~
-~ 5 entre 0,5 et 1,5 MPa sur le moule, l'application de la :.
; pression se faisant par accroissement progressif jusqu'à la j valeur choisie.

L'invention consiste donc, après avoir rempli le moule avec : :
le métal fondu, c'est-à-dire quand le mod~le a ét~ détruit complètement par le métal et que les vapeurs émises ont été
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1 3220q8 ~: ' par exemple d'une mise sous dépression du moule, et alors que la guantité de liquide est encore légèrement sup~rieure ~ la quantité de solide formé, ~ mettre l'ensemble du moule - et de la pièce sous une pression isostatique de gaz.
Cependant, de préférence, la pression est appliquée avant que la solidification s'amorce, c'est-à-dire alors que le métal est encore complètement à l'état liquide. Cette opération peut être réalisée à l'aide d'un caisson étanche dans lequel a été placé le moule, ledit caisson étant équipé
d'une ou plusieurs tubulures réparties convenablement sur sa surface et reliées à une source de gaz sous pression.
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Ce caisson peut d'ailleurs servir à l'évacuation des vapeurs de combustion du modèle par mise en liaison avec une pompe ;
à vide.

~el que mentionné plus haut la pression nécessaire à ;- -l'invention est comprise entre 0,5 et 1,S MPa, car, pour la plupart deæ pièces, à l'extérieur de cette fourchette soit la pression est insuffisante, soit elle est superflue.
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La mise sous pression doit être effectuée le plus rapidement possible pour éviter tout développement de la solidification et de préférence la valeur maximum appliquée doit être - ; ~-atteinte en moins de 15 secondes.
.-' Afin d'éviter le phénomène d'abreuvage qui résulte a'un déséquilibre transitoire de pression entre le métal liquide et le gaz entre les grains de sable qui occasionne une poussée du métal à travers lesdits grains et une déformation de la piace, on procède, tel que mentionné plus haut l'application d'une pression ~ui croit dans le temps jusqu'~
la valeur choiæie et non ~ l'application directe de la -:
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2a pression maximum.

Dans ces conditions, les pièces obtenues sont exemptes de -:
, piqûres et de porosités consécutives à une microretassure. :~
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Il en résulte une augmentation de la compacité qui se ;.-traduit par une amélioration des caractéristiques mécaniques, notamment au niveau de la résistance. :
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Des corps creux cylindriques de diamètre extérieur 45 mm, d'épaisseur de paroi 4 ;, comportant des nervures ad~acentes et des bossages de 20x20x80 mm ont ét~ moulés suivant le procéd~ de l'invention, ; c'est-à-dire qu'on a appliqué à l'intérieur de l'enceinte contenant le moule et 3uste avant que la solidification s'amorce, une pression de gaz isostatique croissant régulièrement de la pression atmosphérique à 1 MPa en 10 secondes.
.' '~ ' Ces corp~ ont été réalisés à partir de deux types d'alliages à hautes 10 caractéristiques mécaniques:
- l'A-S7G03 de composition en poids % FeO,20; Si6,5-7,5; CuO,10;
ZnO,10; MgO,25-0,40; MnO,10; NiO,05; PbO,05; SnO,05;
TiO~05-0,20,alliage modifié au sodium;
- L'A-U5GT te composition: FeO,35; SiO,20; Cu4,20-5,00; ZnO,10; MgO,15-15 0-35; MnO,10; NiO,05; PbO,05; SnO,05;TiO,05-0,30.
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Les essais mécaniques effectués sur lesdits corps après des traitements thermiques normalisés Y23 pour 1'A-S7G03 et Y24 pour l'A-U5GT ont permis de mesurer les caractéristiques suivantes:

- Dans l'A-S7G03, l'indice de qualité Q en MPa qui correspond à la formule Q ~ R + 150 log A où R est la r~sistance en MPa et A l'allon-gement en % et ce, à la fois ~ur les zones épaisses et minces des pièces.

- Dans l'AUSGT, les limites élastiques LE en MPa, la résistance R
en MPa et l'allongement A en % e~ ce~ également à la fois sur les zones épaisses et minces.
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30 Les résultats figurent dans Ie tableau suivant :
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On constate donc une amélioration des caractéristique~ mécanlques :
résultant directement de l'augmentation de la compacit~. -' '',' ' '~

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Claims (4)

1. Procédé de moulage à mousse perdue de pièces métalliques, dans lequel on plonge un modèle du produit à
obtenir fait d'une mousse en matière organique dans un moule constitué par un bain de sable sec ne contenant aucun agent de liaison caractérisé en ce qu'après avoir rempli le moule avec le métal fondu et avant que la fraction solidifiée de métal dépasse 40% en poids, on applique une pression gazeuse isostatique comprise entre 0,5 et 1,5 MPa sur le moule, l'application de la pression se faisant par accroissement progressif jusqu'à la valeur choisie.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on applique une pression gazeuse avant que la solidification s'amorce.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on atteint la pression en moins de 15 secondes.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pièces métalliques sont en aluminium et en ses alliages.