Qu'est-ce que Moulage au sable

Le moulage en sable est la technique la plus répandue dans le monde. spécialement Moulage au sable Chine Un processus typique de moulage au sable est illustré dans le diagramme suivant :

Le sable est utilisé comme matériau réfractaire dans les systèmes de moulage au sable. Le processus de moulage en sable est un liant qui maintient la forme du moule lors de la coulée du métal en fusion. Il existe une large gamme de systèmes de sable/liant utilisés dans les systèmes de moulage en sable. L'argile bentonitique est utilisée jusqu'à 4-10% du mélange de sable dans les systèmes de sable vert, qui est le système de moulage en sable le plus courant. L'eau, qui représente environ 2-4% du mélange de sable, active le liant. Des matières carbonées telles que le charbon de bois (2-10% du volume total) sont également ajoutées au mélange pour créer un environnement réducteur. Cela permet d'éviter que le métal ne s'oxyde pendant la coulée. Les 85-95% restants du mélange total contiennent du sable.

Une gamme de liants chimiques est utilisée par d'autres procédés de moulage en sable : Les liants pétroliers sont des mélanges d'huiles animales, pétrochimiques et végétales. Les liants à base d'huile sont des mélanges d'huiles animales, pétrochimiques et végétales. Les liants synthétiques les plus courants sont l'urée-formaldéhyde, les phénols, le phénol-formaldéhyde, l'urée-formaldéhyde/alcool furfurylique, l'isocyanate d'alkyle et l'isocyanate phénolique. Les liants chimiques à base de résine sont fréquemment utilisés pour les noyaux de fonderie et moins pour les moules de fonderie.

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Comment sont fabriqués les patrons

La première étape de l'élaboration d'un nouveau moulage est la création d'un modèle. Le modèle n'est qu'une réplique du produit fini. En général, Processus de moulage au sable est en bois, mais le métal, le plastique et le plâtre peuvent également être utilisés. Ces modèles sont permanents et peuvent donc être utilisés pour former un certain nombre de moules. Le patronage est un processus hautement qualifié et précis qui est essentiel à la qualité du produit final. De nombreux ateliers de modélisme modernes utilisent la conception assistée par ordinateur (CAO) pour concevoir les modèles. Ces systèmes peuvent également être intégrés à des outils de coupe automatisés contrôlés par des outils de fabrication assistée par ordinateur (FAO). Les noyaux sont produits en conjonction avec le modèle pour former les surfaces intérieures de la pièce moulée. Ils sont produits dans une boîte à noyaux, qui est essentiellement un moule permanent développé.

Comment les moules sont-ils fabriqués ?

Le moule est formé dans une boîte à moules à deux moitiés qui permet de retirer le modèle. Les moules en sable étant temporaires par nature, un nouveau moule doit être formé à chaque fois pour une coulée individuelle. La figure suivante décrit un moule en sable typique en deux parties :

Lorsque le noyau est inséré dans la partie supérieure du four, son brûleur démarre immédiatement le processus de fusion.

Le drageoir, la moitié inférieure du moule, est fabriqué sur une planche à mouler. Les noyaux ont besoin d'une plus grande force pour conserver leur forme pendant la coulée. La précision dimensionnelle doit également être plus grande car les surfaces intérieures sont plus difficiles à usiner, ce qui rend les erreurs coûteuses à corriger. L'un des systèmes de liants chimiques est utilisé pour former les noyaux. Une fois le noyau inséré, la moitié supérieure du moule ou la chape est placée sur le dessus. L'interface entre les deux moitiés du moule est appelée plan de joint. Parfois, des poids sont placés sur la chape, ce qui permet de fixer les deux moitiés ensemble.

La conception des moules comprend un système d'obturation conçu pour acheminer le métal en fusion en douceur vers toutes les parties du moule. Ce système comprend généralement une carotte, des portes, des glissières et des contremarches. La carotte est l'endroit où le métal est versé. Les portes permettent au métal d'entrer dans le système de coulée. Les glissières transportent le métal en fusion vers la cavité de coulée. Les colonnes montantes peuvent avoir plusieurs fonctions, notamment des évents pour permettre l'évacuation des gaz, des réservoirs avant la cavité de coulée pour faciliter la solidification progressive, et des cavités d'évacuation pour permettre au métal de s'élever de la cavité de coulée afin de s'assurer qu'elle est remplie et d'éliminer le premier métal coulé de la cavité de coulée, évitant ainsi les problèmes de solidification.

Fusion et coulée

De nombreuses fonderies de métaux ferreux utilisent une forte proportion de ferraille pour constituer une charge. Les fonderies jouent donc un rôle important dans l'industrie du recyclage des métaux. La ferraille générée en interne à partir des glissières et des colonnes montantes, ainsi que les produits rejetés, sont également recyclés. La charge est pesée et introduite dans le four. Des alliages et d'autres matériaux sont ajoutés à la charge pour produire la matière fondue souhaitée. Dans certaines opérations, la charge peut être préchauffée, souvent en utilisant la chaleur résiduelle. Les fours couramment utilisés dans l'industrie sont décrits ci-dessous. Dans les procédés traditionnels, le métal est surchauffé dans le four. Le métal en fusion est transféré du four à une poche de coulée et maintenu jusqu'à ce qu'il atteigne la température de coulée souhaitée. Le métal fondu est versé dans le moule et on le laisse se solidifier.

Refroidissement et secousses

Le moule est transporté dans une zone de refroidissement, immédiatement après que le métal en fusion y a été versé. La pièce moulée doit refroidir pendant une longue période, souvent toute une nuit, avant de pouvoir être démoulée. Les pièces coulées peuvent être retirées manuellement ou à l'aide de tables vibrantes qui secouent le matériau réfractaire pour l'éloigner de la pièce. Pour un refroidissement rapide des pièces coulées, de nombreuses fonderies utilisent également des bains de trempe. Cela permet d'accélérer le processus et d'obtenir certaines propriétés métallurgiques. Pour prévenir l'oxydation, le bain de trempe peut contenir des additifs chimiques.

Récupération de sable

Les fonderies récupèrent une part importante des déchets de sable pour les réutiliser en interne. Cela réduit considérablement la quantité de sable qui doit être achetée et éliminée. En général, le sable de fonderie est récupéré mécaniquement. Les noyaux et les gros morceaux de métal sont retirés par des cribles vibrants et les liants sont éliminés par attrition, les particules de sable se frottant les unes aux autres.

Coulée en sable fin et les liants sont éliminés par extraction et collectés dans un silo à sacs. Dans certains systèmes, les métaux sont éliminés à l'aide d'aimants ou d'autres techniques de séparation. Pour les opérations utilisant la récupération mécanique, le taux de recyclage est souvent limité à environ 70%.

Cela s'explique par la nécessité de maintenir une qualité minimale de moulage du sable. Pour les grandes fonderies de fonte, où les exigences en matière de qualité de moulage du sable sont moins strictes, il est possible de récupérer plus de 90% par des moyens mécaniques. Pour de nombreux procédés, le sable récupéré mécaniquement n'est pas d'une qualité suffisante pour être utilisé dans la production de noyaux. La valorisation thermique est de plus en plus utilisée dans le Queensland. Le procédé de moulage du sable chauffe le sable jusqu'à ce que les matières organiques, y compris les liants, soient éliminées. Le processus de moulage du sable peut remettre le sable à l'état neuf, ce qui permet de l'utiliser pour la fabrication de carottes. La récupération thermique est plus coûteuse que les systèmes mécaniques.

Le processus de moulage en sable peut également être récupéré à l'aide de techniques de lavage et d'épuration par voie humide. Ces méthodes produisent un sable de haute qualité mais ne sont pas couramment utilisées car elles génèrent un flux important de déchets liquides et nécessitent un apport d'énergie supplémentaire pour le séchage du sable. La quantité de réutilisation interne dépend du type de technologie utilisé et des exigences de qualité du processus de coulée. Les procédés de récupération, en particulier les procédés mécaniques, décomposent les particules de sable, ce qui peut affecter la qualité de certains métaux. En outre, dans le cas des techniques de récupération mécanique, des impuretés peuvent s'accumuler dans le sable au fil du temps, ce qui entraîne le gaspillage d'une partie du matériau. Les grandes fonderies de fer n'ont pas besoin d'une qualité de sable élevée et obtiennent donc généralement le taux de réutilisation le plus élevé de l'industrie. Souvent, le sable passe par l'opération jusqu'à ce qu'il soit réduit en poussière fine et éliminé par des filtres à manches.

Décorticage, nettoyage et finition

Le système d'obturation est retiré, après refroidissement de la pièce, à l'aide de meules abrasives, de scies à ruban ou de dispositifs de coupure électrique. Une "bavure du plan de joint" se forme généralement sur la pièce moulée et doit être enlevée par meulage ou à l'aide de marteaux piqueurs. Les pièces moulées peuvent également devoir être réparées par soudage, brasage ou soudure pour éliminer les défauts.

Le moulage peut être soumis à des opérations supplémentaires de meulage et de polissage afin d'obtenir la qualité de surface souhaitée. Le moulage peut ensuite être recouvert d'une peinture ou d'une opération de finition métallique telle que la galvanisation, le revêtement par poudre ou la galvanoplastie.

Avantages du moulage en sable

Faible coût du péage.
Les plus grandes tailles de coulée possibles.
Beaucoup moins coûteux que les autres techniques.
Capable de maintenir les détails et de résister à la déformation lorsqu'il est chauffé.
Ce procédé est adapté aux pièces coulées en métaux ferreux et non ferreux.
Traite une gamme de produits plus diversifiée que toute autre méthode de moulage.
Elle produit à la fois de petites pièces de précision et de grandes pièces pouvant atteindre une tonne.
Il est possible d'obtenir des tolérances très étroites si le compactage est uniforme.
Le temps de préparation du moule est relativement court par rapport à de nombreux autres procédés.
La relative simplicité du processus le rend parfaitement adapté à la mécanisation.
Il est possible d'atteindre des niveaux élevés de réutilisation du sable.
Elle produit moins de déchets que les autres techniques.