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108 ALLIAGES METALLIQUES

Liste des auteurs cités dans le tableau PBÉcÉDENr.

Bo. — Bolley. — Essais et recherches chimiques, Paris,

Cr. — Çroockwitt. — Erdmann's Journal, 1848, p. 87-93.

C. J. — Calvert et Johnson. — Phil. Mag., 1850, p. 354- 3o9; 1859, p. 114-121; 1838, p. 381-383.

Ma. — Matthiessen. — Phil. Trans., 1860, p. 161-164; 1864,

Ml. —Mallet. — Phil. Mag., 1842, p. 66-68.

Ri. — Riche. — Ann. Ch. Ph., 1873, p. 351-410,

U. S. B. — Rapport de la commission des alliages métalliques établie par les Etats-Unis. — Thurston's Investigations.

We. — Wiedemann. — Pogg. Annalen, 1859, p. 393-407.

Le professeur Thurston, qui dirigeait les travaux de la Commission des Etats-Unis, fait les remarques suivantes sur le tableau précédent :

« Pour les alliages étudiés par Bolley, on trouvera la composition, le nom commercial ainsi que leurs usages particuliers dans la colonne des remarques ; mais il n'y a pas de résultats numériques semblables à ceux donnés par les autres auteurs. Les mêmes propriétés et le môme nom sont donnés par Bolley à des alliages de différentes compositions; tels sont ceu.xqui sont indiqués dans la colonne des remarques comme propres au forgeage. Il pouvait être supposé que de telles propriétés appartenaient à ces alliages, et non à d'autres de composition similaire. Cependant il semble probable que si deux alliages de cuivre et de zinc de composition différente sont trouvés avoir la même résistance, la môme couleur, la même cassure, la même malléabilité, il sera

LAITONS 109

trouvé aussi que les alliages entre ces compositions posséderont les mêmes propriétés ; par suite, au lieu des alliages particuliers cités seulement pour le forgeage, tous les alliages compris entre les compositions extrêmes posséderaient aussi cette propriété.

« Les nombres donnés par Mallet relativement à la ductilité, à la malléabilité, la dureté et la fusibilité, sont tels que le maximum, pour chacune de ces propriétés, est représenté par 1.

« Les nombres donnés par Mallet pour la ténacité sont coniirmés par les expériences de l'auteur, sauf quelques exceptions très marquées, qui sont relatives au cuivre, au zinc et à CuZn- (32,83 Gu et 67,13 Zn). Les nombres donnés par Mallet pour CuZn' ne peuvent être expliqués, d'après l'auteur, qu'en supposant que l'alliage essayé n'était pas CuZn^ mais un autre contenant plus de cuivre, probablement SS. Le poids spécifique, 8,283 d'après Mallet, et la couleur l'indiquent. La ductilité ferait même, penser à un pourcentage encore plus élevé. Le nom de laiton d'horloger donné dans la colonne des remarques doit être une erreur, car cet alliage est sec, blanc d'argent et extrêmement faible.

« Les nombres de Calvert et Johnson, de Riche, ainsi que ceux de l'auteur, donnent une courbe plus régulière que ceux de Mallet.

« Les poids spécifiques dans les expériences de Riche étaient obtenus, soit avec les lingots, soit avec la poudre ; tantôt une méthode, tantôt l'autre, ont donné des résultats plus forts. Dans le tableau, les nombres donnés sont ceux qui sont probablement les plus exacts, qu'ils aient été déterminés, soit avec un lingot, soit avec la poudre ; dans chaque cas, les résultats obtenus par la dernière méthode sont indiqués dans la colonne des remarques. Les^nombres de Riche

Il I.-

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et de Calvert etJohnson sont à peine suffisants pour montrer la loi reliant le poids spécifique à la composition et les courbes obtenues varient considérablement. Ceux de l'auteur étant beaucoup plus nombreux que ceux des expérimentateurs antérieurs, on a eu une courbe beaucoup plus régulière, spécialement dans la série comprenant les alliages jaunes ou utiles. L'irrégularité observée dans la partie de la courbe relative aux métaux gris-bleuâtre est due, sans doute, aux soufflures ; les poids spécifiques ont en effet été déterminés sur de gros échantillons. S'ils avaient été pris avec de la poudre, il est probable que la suite des observations aurait été plus régulière et que ces alliages auraient un poids spécifique plus grand que 7,143, qui est celui obtenu par le zinc fondu. Le nombre de Matthiessen pour le zinc pur (7,148) s'accorde tout à fait avec celui obtenu par l'auteur pour le zinc fondu, qui contenait encore environ 1 0/0 de plomb.

« Les nombres relatifs à la dureté, donnés par Calvert et Johnson, étaient obtenus au moyen d'un instrument dentelé. L'échelle de comparaison est telle que le nombre relatif à la fonte est 1000. Les alliages qui sont indiqués avec le mot rompu étaient beaucoup plus durs que la fonte et l'instrument les brisait au lieu de faire une dentelure. Les nombres relatifs aux alliages contenant 17,03 — 20,44 — 25,52 et 33,94 de zinc sont à peu près les mômes ; ils varient seulement de 427,08 à 472,92. Ceci correspond à ce qui a été établi relativement à la similitude de la résistance, de la couleur et des autres propriétés des alliages entre ces compositions. »

rugueuse. Si le sable cru est trop grossier, le métal pourra pénétrer dans les interstices et produire une pièce dartreuse. Pour éviter ces défauts, le sable est recouvert d'un fin poussier de charbon ou de matière charbonneuse. Le graphite et le poussier de charbon n'adhèrent pas bien au vieux sable; le moule sera chaque fois enduit de noir de fumée très fin, puis de charbon de bois. La poudre de charbon de bois est aussi mélangée avec 1/10 de son volume de sable fin et employée alors pour la fabrication des petites pièces.

Le succès du coulage ne dépend pas seulement de l'habileté du fondeur, mais aussi de celle du modeleur. Si on utilise un modèle en bois, on a quelquefois recours au pin, à l'acajou, au chêne et à d'autres espèces. Le bois de buis est le plus communément employé. Le modèle est de dimensions plus grandes que celles de la pièce, environ 2 centimètres par mètrn pour le retrait et le fini. Les modèles, s'ils ont leurs faces à angles droits, peuvent modifier l'impression dans le sable au moment où on les retire; aussi leur donnet-on de la dépouille. Les angles vifs dans un modèle doivent être évités autant que possible, car ils laissent une arête de sable susceptible de se casser lorsqu'on enlève le modèle, et de produire un défaut dans la pièce. On remédie à un tel défaut dans le moule en remettant du sable aux endroits brisés avant la coulée. Les modèles en bois doivent être ou vernis ou enduits de plombagine pour les garantir de l'humidité et pouvoir les retirer plus facilement du sable. La cire d'abeilles et le plâtre de Paris sont employés pour boucher les trous et les craquelures dans le bois. Il arrive souvent qu'on a besoin d'un modèle permanent; à l'aide d'un modèle en bois, on en reproduit un métallique qui est alors employé pour la fabrication des pièces. Dans ce cas, le modèle en bois doit être fait plus grand que ne le seront les articles

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finis, pour permettre le double retrait et le dressage de la pièce. Quelquefois il faut que les modèles soient munis de chevilles pour permettre de les retirer aisément du sable.

Outre le bois et le métal, on emploie souvent l'argile, le plâtre de Paris et la cire pour la fabrication des modèles.

Le sable de moulage est maintenu au moyen de châssis en fer, peu hauts, ouverts au-dessus et au-dessous, et appelés châssis de moulage. Les dimensions de ces appareils varient, chaque côlé ayant environ une profondeur de 75 mm. Un châssis comprend deux parties, l'une munie de goujons, l'au- Ire de mortaises. Au chapeau (châssis à goujons) et au corps (châssis à mortaises), on ajoute souvent un troisième châssis, la chape.

§ 58. — Moulage en couche ou couchis. — Le sable est d'abord mouillé avec de l'eau et passé à travers un tamis ayant environ 2 mailles au centimètre. Notons ici que le sable noir ou vieux ne se maintient pas aussi bien que le sable cru, car il contient du noir de fumée, du charbon de bois et delà poussière de brique ; probablement, les arêtes aiguës des particules de sable sont usées par un emploi fréquent et ne peuvent pas se réunir ensemble. Le sable noir expose à produire des soufflures dans les pièces, car il n'est pas suffisamment poi'eux pour permettre à l'air et aux autres gaz de s'échapper.

On place d'abord un des châssis, le châssis à mortaises, sur une planche plate, on saupoudre l'intérieur avec du sable sec, on ajoute un peu de sable cru et on remplit avec du sable noir. Le sable est fortement tassé avec les paumes des mains, puis avec un maillet. La surface est raclée avec une pièce de bois à arêtes ; on place une planche sur le dessus, et le tout avec son contenu est retourné.

Les modèles sont soigneusement posés sur le moule, et on

eecoue au-dessus un sac de poussière ; on a ainsi un contour net des modèles sur le sable dont on enlève une quantité suffisante pour que les modèles pénètrent à moitié. La couche, qui est toujours le chapeau, est alors fixée au châssis inférieur, puis on ajoute du sable sec, un mélange de sable sec et de sable noir, et finalement on complète avec du sable noir. Le sable fin qui est quelquefois mélangé au sable noir, moitié par moitié, doit être pulvérisé dans un mortier et passé à travers un fin tamis. Le sable de la couche doit être tassé aussi bien que possible, car le succès futur de l'opération dépend de la compacité. Une planche est alors placée sur le haut, et le châssis retourné ; l'autre planche, qui forme maintenant le dessus, est frappée à coups de maillet pour ébranler les modèles, et le corps est retiré et démonté.

La couche contient les modèles et est maintenant prête à en prendre le moule. Un châssis qui est un corps est fixé à la couche ; on y comprime du sable, on le couvre avec une planche et on retourne le tout. Les modèles sont alors détachés en frappant le dessus de la planche, et la couche qui porte maintenant l'impression parfaite de la moitié de chacun des modèles, est enlevée, laissant les modèles dans le corps. Un châssis contenant des chevilles est alors fixé au corps, du sable y est ajouté et pressé comme avant. Ce chapeau est retiré et placé à côté, laissant les modèles dans le corps. La couche est alors placée sur le corps, le châssis du moulage renversé à nouveau, les modèles détachés avec le marteau, et le corps enlevé laissant les modèles dans la couche prête à servir de nouveau. On voit ainsi que la couche est employée plusieurs fois pour faire d'autres moules, un groupe de cinq à six moules constituant une charge. Le travail de six charges de laiton ordinaire demande une journée. Le nombre

des moules constituant une- charge est réglé cependant par la dimension des creusets et le poids des pièces..

Avant que le métal ne soit coulé, les impressions des modèles dans le sable doivent être réunies aux principaux conduits par lesquels le métal sera versé dans le moule, le sable étant enlevé à l'aide d'un outil spécial, nommé tiroir. Cette opération, quoique apparemment simple, demande beaucoup de jugement et d'expérience, spécialement dans les grands ouvrages, afin d'obtenir la quantité suffisante de métal pour garnir les détails du moule. Les conduits sont généi'alemcnt faits sur le corps, mais quelquefois sur le corps et le chapeau. Les noyaux sont généralement laissés dans le chapeau. Pour le travail ordinaire, le métal est versé dans les moules non étuvés, ceux-ci ayant été préalablement saupoudrés avec du noir de fumée ou du charbon de bois.

§ 59. — Travail fin. — Pour les pièces soignées, les moules sont séchés devant le feu et saupoudrés ensuite avec du charbon de bois ; si les objets n'ont qu'une face finie, un côté seul du moule est séché. Dans les travaux très délicats, on enfume la face du moule avec une torche de résine ; on rapporte ensuite le moule sur l'empreinte, on appuie, et la suie étant dans un état très divisé, les contours du moule apparaissent clairs et nets. Le fondeur mélange une terre argileuse spéciale au sable ordinaire pour ce genre de travail, et il faut alors que les moules soient bien séchés. Par l'emploi de cette terre, les angles rentrants et sortants de la pièce se tiennent mieux ; il faut se servir de sable fin, et comme ce dernier est très poreux, il permet au gaz de s'échapper plus facilement, prévenant ainsi les soufflures.

Si l'on moule de petits enroulements, ou si le modèle a une partie mince, il ne faut pas trop tasser les moules, car, comme le métal se contracte par le refroidissement, si le

sable ne s'y prête pas, il craquera et les pièces seront dites criqiiées. Le fondeur surmonte cette difficulté en mouillant la partie mince du moule avec une bouillie de poussier de charbon de bois qui rend cette région molle et apte à suivre le refroidissement.

§ 60. — Noyaux. — Si les objets à mouler sont creux, ils sont dits être à noyaux. Dans tous les cas, il est convenable de laisser un peu de jeu. Quelquefois le modèle est moulé comme pour une pièce pleine, et le noyau de sable fait à part est fixé sur la face du moule avec une cheville de bois ou un clou-épingle avant qu'on ne verse le métal. Pour beaucoup d'articles, les logements du noyau ou portées sont faits sur le modèle et impriment dans le moule les places où les extrémités du noyau doivent aboutir. Celles-ci doivent toujours être de même diamètre que les impressions dans le moule.

Boîtes à noyaux. — Elles sont généralement en plâtre de Paris ou en bois, et elles renferment une cavité ayant la forme du vide qu'on veut obtenir dans la pièce à couler. Les boîtes à noyau sont faites ainsi : la moitié du noyau est placée dans le sable et des pièces de métal ou de bois disposées autour pour former un cadre. Du plâtre de Paris est versé dans ce cadre au-dessus du noyau, et on le laisse prendre. Il est ensuite retiré du sable avec le noyau et ébarbé ; des canaux sont ménagés par côté ; on met sécher lorsque le noyau devient libre. Ceci forme une moitié de la boîte à noyaux. Le plâtre coulé est alors bien huilé, placé dans le sable au milieu d'un cadre analogue au précédent, dans lequel on coule du plâtre de Paris. Quant le tout est pris et sec, les deux parties sont séparées, et le noyau enlevé. Les boîtes à noyau sont alors prêtes. S'il y a quelques difficultés à effectuer la séparation des deux portions, le tout est chauffé

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dans un four. Ces boîtes sont généralement employées pour couler le laiton ou le fer, et pour servir d'une façon permanente.

Dans la reproduction d'un modèle qui a un trou à une extrémité, le noyau doit être balancé, c'est-à-dire qu'il doit être plus long à une extrémité qu'à l'autre, la plus légère se projetant dans la partie creuse. Très souvent, le noyau est balancé dans le milieu, lorsqu'il est destiné à servir pour deux coulées. Ce principe est avantageux dans certains cas (fabrication des boudins de poulie). C'est le procédé des pièces rapportées.

§ 61. — Coulage des statues, etc. — Cette partie la plus complexe de l'art du fondeur est faite par le procédé des pièces battues, les modèles étant généralement solides. La figure est placée dans le sable aussi loin qu'il sera convenable ; et lorsque le fondeur arrive à une pièce détachée du moule, il la saupoudre avec du sable sec et l'ajuste dans le sable; s'il en atteint une autre, il emploiera plus de sable sec et la garnira également avec plus de sable. De cette manière, il place successivement toutes les pièces sur le noyau, jusqu'à ce qu'il arrive à une partie qui pourra être facilement retirée du sable. Cette partie est alors moulée, enlevée, et chaque pièce séparée du noyau est retirée avec deux épingles, afin d'enlever le noyau. Les moules et les pièces du noyau sont séchés et soigneusement replacés après avoir été réparés s'il est besoin. Tout est alors prêt à recevoir le métal, après saupoudrage, etc. Les pièces de sable sont retirées avec deux épingles piquées dans une pièce de bois. La position relative des noyaux est facilement reconnue à cause de leurs formes irrégulières.

Les oiseaux, les insectes et les plantes peuvent être moulés en fixant l'objet au ceutre d'une boîte au moyen de bande-

lettes de coton. Du kaolin, du plâtre de Paris ou toute autre substance non combustible est mise dans la boîte pour recouvrir l'objet. Le plâtre de Paris tombe en poudre s'il est chauffé; on remédie à cet inconvénient en le mélangeant avec un peu de sulfate de potassium, d'alun ou de borax : le plâtre peut alors être porté au rouge. Quand l'objet est recouvert de la matière non combustible, on remplit la boîte de sable. Il est alors séché; la boîte et son contenu sont suffisamment chauffés pour réduire l'objet en cendres qui sont soigneusement enlevées. Un endroit est réservé pour permettre de verser le métal.

Méthode du D' Branson. — Cette méthode fut instituée pour prendre les copies des fougères, algues, etc. Une feuille de gutta-percha est ramollie dans l'eau bouillante, étendue sur une plaque métallique chaude et saupoudrée avec de la poudre de bronze, ce qui sèche la surface, la fait'plus unie et empêche les spécimens d'adhérer plus tard au plâtre. Une fougère est alors placée sur le dessus de la gutta-percha, puis une feuille unie, et on exerce une pression. La feuille est enlevée lorsque le tout est refroidi, et de la belle impression ainsi préparée, on en fait un moule dans le plâtre de Paris ; et on peut alors préparer une pièce en métal-type, en laiton, etc.

Quelques articles (supports de lampe, etc.) sont faits de la manière suivante. Le modèle est moulé dans la cire ou le plâtre. On l'enlève; on saupoudre le creux laissé et on y tasse du nouveau sable qui prend l'empreinte. L'épaisseur de la pièce est alors déterminée en plaçant une couche d'argile entre le creux et le noyau qu'on vient d'obtenir. Chaque partie de la pièce, dans ce cas, est de la même épaisseur partout.

ALLIAGES METALLIQUES

Décapage et dérochage du laiton.

§ 62. — La couche d'oxyde qui se trouve à la surface du laiton chauffé à l'air est enlevée en plongeant le métal dans des liquides acides et lavant à l'eau. La corrosion peut être due aussi au soufre et à d'autres corps provenant des combustibles ou des flux employés. Il arrive souvent que l'incrustation est très persistante, et si on l'enlève par un frottement énergique et l'acide nitrique chaud, il se dissout beaucoup de laiton avec production d'une surface très grossière. Il est alors préférable d'employer d'abord un liquide faible contenant des sels de cuivre et de zinc et provenant d'opérations antérieures ; la surface est attaquée lentement et le métal devient très uni. L'acide sulfurique dilué est aussi utilisé pour les lames de cuivre ; son action est d'autant plus lente et plus uniforme que l'acide est plus dilué. L'acide nitrique agit beaucoup plus énergiquement sur le zinc que sur le cuivi-e, de sorte que la surface du laiton a un ton plus chaud, tirant plus ou moins sur le jaune-rougeâtre. La couleur peut être variée par l'emploi d'acide nitrique à différentes concentrations ; cela est dû probablement aux métaux qui sont dissous en proportions différentes par les acides de densités différentes.

L'acide nitrique, contenant une certaine quantité d'acide nitreux, peut donner différentes nuances. On emploie alors de petites quantités de substances organiques qui engendrent des vapeurs nitreuses par l'action de l'acide nitrique concentré sur elles. Ainsi la sciure additionnée àj l'acide nitrique concentré donne naissance à une couleur jaune-orange, due à une décomposition partielle de l'acide et à la formation d'acide nitreux.

On appelle décapage le procédé consistant à produire une

DECAPAGE ET DEROCHAGE DU LAITON

surface jaune mat sur un objet en lailon par immersion dans des acides convenables. L'objet est alors plongé dans l'acide dilué jusqu'à ce que l'oxyde puisse être enlevé par frottement; il est ensuite lavé et placé dans l'acide plus fort qui agit beaucoup plus promptement, donnant lieu à un aspect mat qui disparaît par un rinçage à l'eau ; on plonge ensuite l'objet dans l'acide nitrique concentré pendant quelques secondes, on lave à l'eau pure, puis à l'eau contenant du tartre, et on sèche finalement dans la sciure chaude. La solution de tartre empêche une décoloration brunâtre ou un truitage de la surface, qui se produirait autrement. Pour cette dernière opération, il est important que chaque article soit travaillé séparément; cela est préférable à la méthode qui consiste à suspendre plusieurs objets ensemble sur un fil.

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