Matériaux réfractaire qui fond ? Vraiment un problème ?

[Ponch']

Je suis au démarrage d'un projet de four de fusion à gaz pour couler mes propres pièces, en alu dans un premier temps. Mais je voudrais que ce four soit capable, plus tard, de réaliser des coulés de fonte, pour éviter de devoir reconstruire un four.

Après moultes recherches sur les matériaux réfractaires, j'ai constaté que le taux d'oxyde d'aluminium jouait directement (via des réactions chimiques obscures...) sur les qualités réfractaires du matériaux.

Vla-t'y pas que dans mon garage traine un sac de RUGOS 2000, un agrégat de sablage composé à 50% et quelque de corindon (un oxyde d'alumine) et d'autres oxydes métalliques.
C'est confirmé par d'autres recherches, le corindon est un très bon réfractaire de chaleur.

J'ai donc coulé une petite dallette en béton de RUGOS et ciment fondu pour voir comment cela se comporte à la chaleur.

Je sors le petit chalumeau oxygaz (la flamme doit être entre 2500°C et 3000°C) pour tester une chauffe brutale et tenter de fondre la dalette.

Bilan : pas de problème de résistance au choc thermique après 15 min de chauffe, aucune fissuration

Par contre, le rugos fond donc à priori c'est pas bon pour un four de fusion, d'ailleur à l'endroit chauffé il n'y a plus de ciment fondu non plus.
Toutefois, le rugos fondu reste très visqueux et ne coule pas (aux températures atteintes du moins) et même mieux les grains se soudent entre eux, le ciment fondu créant la liaison devient inutile.

D'où mes questions :
- Selon les spécialistes, est-ce que la chaleur latente de liquéfaction du rugos (s'il fond aux températures visées, ce qui n'est pas sûr) pourrait faire obstacle à la montée en température du four ?
- D'une manière générale, existe-t-il une raison interdisant l'emploi d'un matériaux ayant un point de fusion proche de la température de fonctionnement du four ou de la température de la flamme? (à part le rique déformation du four biensûr )

Merci pour vos réponses éclairées

 

[phil916]

Bonjour et Bienvenue,

en voilà des questions intéressantes et une remarque pertinente sur le corindon mais... on va commencer dans l'ordre:

Le four universel n'existe pas, l'alu c'est 750° alors que la fonte c'est près du double à 1400°, un autre monde

Si tu veux couler de l'alu pas cher le mieux est un petit four électrique, c'est propre, rapide, ultra précis en régulation, ultra économe à l'usage et reviens en gros à 150 euros à la fabrication;
sachant que même avec un réfractaire maison (bien pensé quand même) tu pourras monter jusqu'au bronze (1150°) une fois les procédures de sécurité assimilées sur ton expérience de l'alu.

Si tu veux couler de la fonte là c'est comme je l'ai dit un autre monde ! les protections intégrales (de plus forte épaisseur de cuir voir carrément matériel de fonderie pro) deviennent vitales ou sinon tu vas sentire ce qu'est l'effet sur la peau d'un puissant rayonnement UV et calorifique à très courte distance
Pour la fonte un bruleur gaz est à son max et du coup ça coute un bras en consommation de gaz donc je te dirais autant aller voir un fondeur !
Si tu veux un four fonte c'est fioul ou/et huile (tu trouveras des brûleurs de chaudière mazout 30kW et plus à 100 euros d'occas)
Il te faudra un réfractaire qui tiens plus de 1600° et je te déconseille de le fabriquer, achète !

Pour revenir aux réfractaires, oui le taux d'alumine calcinée du mélange rendra ton four + ou - résistant aux hautes températures, + c'est haut + ça peux chauffer fort, les ciments réfractaires qui tiennent les 1800° ont plus de 70% d'alumine calcinée.

Le corindon est un excellent réfractaire puisque c'est quasi de l'aluminium calcinée pure et mélangé à du kaolin normalement tu obtiens un des réfractaires les plus résistants qui s'appelle la mullite, comme tu l'as découvert involontairement
En fait elle ne fond pas tout à fait mais plutôt se vitrifie à très haute température et ensuite ne bougera plus.
Si ton mélange fond c'est que le type de sable contenu dans ton mélange (ou plus certainement ton ciment fondu) fait office de fondant et donc abaisse le point de fusion de la mullite (1900° quand même)
Ou il est même possible que ce soit lui qui se désagrège en fondant en faite.
Pour la mullite sa résistance aux chocs thermiques est exceptionnelle (similaire voir supérieure au carbure de silicium dont sont fait les creusets très haute température) .
L'inconvénient est qu'il faut monter très haut en température pour obtenir le changement d'état de l'alumine qui créé la mullite, facile sur une petite surface mais sur la taille d'un four

Bref il vaut mieux jouer la sécurité/fiabilité et acheter 2 sacs de firecast 3X ou autres ciments >1500°C.
Tu fais ta couche chaude avec ça et tu met derrière quelques cm du même ciment bien mélangé 1/3 à du polystyrène en grain et enfin du réfractaire 1200°C "standard" + polystyrène.
Tu obtiens alors un excellent isolant réfractaire.

Mais commence par l'alu, si tu veux du simple rapide:
un four en siporex (Ytong) de 20 avec un bruleur gaz sans ventilo (surtout pas pour le siporex) et une casserole inox en creuset tiendront quelques dizaine de coulées facile et te permettront d'apprendre vite à moindre frais, un sac de ciment 1200°C pour faire une face chaude de bonne épaisseur et il durera même bien plus longtemps !
bonnes réflexions et soit ultra paranoïaque nouveau sécurité bien sûr
Phil

 

[Ponch']

Merci pour cette réponse très intéressante. Je suis content de voir que mes constatations et déductions soient bonnes.
Donc si j'extrapole un peu tes propos le ciment fondu risque de perdre sa fonction de cohésion avant que le corindon ne commence à se vitrifier ? Si c'est le cas, dommage...le Rugos n'est pas très onéreux (8 ou 9€ les 33kg)

Je me suis déjà orienté vers la solution ytong (j'ai déjà les blocs), effectivement beaucoup plus simple à mettre en oeuvre et je pourrais me remémorer les rudiments de fonderie découvert durant les TP à l'ecole.
D'ailleurs je vais essayer de retrouver mes cours pour repotasser un peu tout ça (règles de conception des modèles, calcul des cheneaux, attaques et masselottes...et pleins d'autres trucs que j'ai oubliés).

 

[phil916]

Oubli le ciment fondu mais pas le rugos ! à ce prix ce serait dommage de ne pas l'ajouter au ciment réfractaire pour baisser son cout (plutôt 40 euros le sac de 25kg)
Sinon mélangé à de l'argile type kaolin ce sera sympa je pense, reste à le faire monter à la bonne température et là il va falloir des kW !!!

si tu as possibilité de scanner tes cours/TP je suis preneur

bonne soirée
Phil

 

[Ponch']

Oubli le ciment fondu mais pas le rugos ! à ce prix ce serait dommage de ne pas l'ajouter au ciment réfractaire pour baisser son cout (plutôt 40 euros le sac de 25kg)
Sinon mélangé à de l'argile type kaolin ce sera sympa je pense, reste à le faire monter à la bonne température et là il va falloir des kW !!!

si tu as possibilité de scanner tes cours/TP je suis preneur

bonne soirée
Phil

Je vais peut-être tester la solution rugos comme pare-flamme pour le four en ytong. Je vous tiendrai au courant du résultat. Sinon pour les gens que ça intéresse, le rugos se trouve en GSB discount ou chez certains loueurs.

Pour les cours, je regarderai ce week-end chez mes parents mais pas de problème si je mets la main dessus (un peu stocké en vrac avec pleins d'autres souvenirs )