Le moulage en sable PRINCIPE
Le moulage en sable consiste à réaliser une empreinte dans un matériau plastique - du sable - à partir d'un modèle aux formes de la pièce. Deux châssis métalliques, parfaitement repérés entre eux, servent à maintenir le sable utilisé pour prendre l'empreinte du modèle. Le fondeur prépare la partie inférieure du moule : le demi modèle est recouvert de sable.
Pour la partie supérieure du moule, le fondeur positionne la deuxième partie du modèle sur la première. Il ajoute le modèle du chenal de coulée puis remplit le châssis avec du sable.
Le fondeur retire alors les demi modèles, perce les évents et retouche les empreintes si cela est nécessaire.
Le noyau est placé sur ses portées, puis le moule est refermé.
Le fondeur procède alors à la coulée de l'alliage en fusion dans le moule.
Une fois la pièce refroidie, le moule est détruit. La pièce est séparée par sciage de son dispositif de coulée et des évents, un meulage supprime les bavures. La pièce brute de fonderie est alors prête pour l'usinage de ses surfaces fonctionnelles 13/11/2008
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Le moulage en sable
CONCEPTION DES MODELES Les principaux facteurs influant sur leur conception sont le nombre de pièce à fabriquer, la précision demandée, les dimensions et formes des pièces, la méthode de moulage et de noyautage choisie. Lors de leur réalisation, il convient de tenir compte d’un certain nombre de facteurs :
Le retrait : C’est un phénomène physique de contraction du métal (ou alliage) lors de sa solidification (recristallisation). Son existence oblige le modeleur à prévoir sur le modèle des dimensions supérieures à celles de la pièce.
Les surépaisseurs d’usinages : Réserves de matière nécessaires à l’usinage, elles sont fonction du nombre de passes effectuées et des copeaux minima (ébauche, semi-finition, finition).En général 2mm pour les pièces dont la plus grande dimension est ≤ 250mm ; 3mm au-delà.
La dépouille : Inclinaison des parois verticales du modèle ou boite à noyaux par rapport au sens de démoulage, elle permet de faciliter l’extraction du modèle en moulage sable ou de la pièce en moulage coquille. Le sens du démoulage est défini par le plan de joint. • cas général (dépouille normale) pente de 2% • évidements et nervures peu hautes 5% • grandes surfaces 10%
Les congés : Arrondis de rayon variable qui permet d’éviter les tensions internes et de faciliter le démoulage.
Les portées de noyau : Parties rapportées au positif sur les modèles avec noyau pour maintenir, soutenir et positionner ces derniers.
Les noyaux : Parties de moule exécutées séparément, les noyaux permettent le plus souvent de ménager des évidements dans les pièces (diamètre minimum 15), parfois de faciliter le démoulage. Ils comportent toujours deux zones : • l’une qui sera en contact avec le métal liquide et donnera la forme à la pièce. • L’autre, en contact avec le sable du moule, sert à son positionnement ( portée ).
Exemples de noyaux extérieurs Matière Aciers Fontes Alliages d’aluminium Alliages de cuivre 13/11/2008
Retrait 1,2 à 2,4% 1 à 1,5% 1,2 à 1,6% 1,2 à 1,6%
Epaisseur de paroi mini 6mm 5mm 4mm 5mm -2
IT ±0,5 + 0,002*D (D = plus grande dimension de la pièce)
Le moulage en sable
Les masselottes : Ce sont des réserves de métal liquide, ménagées dans les moules, destinées à céder du métal à la pièce pendant sa solidification. Elles permettent, en outre, de localiser les défauts internes à l’extérieur des pièces, les impuretés remontant en surface. Ce processus se pratique en moulage sable et en coquille.
LES SABLES DE FONDERIE : Les sables utilisés en fonderie doivent répondre à un certain nombre d’impératifs : • Reproduire fidèlement la pièce modèle. • Avoir une surface aussi fine que possible. • Ne pas ce désagréger lors de l’extraction du modèle. • Résister à la température de coulée élevée du métal. • Résister à l’érosion par le métal liquide, lors de la coulée. • Etre suffisamment perméable pour permettre lepassage des gaz produits pendant la coulée. • Permettre un décochage aisé.
Composition des sables de fonderie : Elle est généralement de : • 70 à 80% de silice => support • 5 à 15% d’argile => agglutinant • 7 à 10% d’eau • 3 à 5% d’impuretés (oxyde de fer, matières organiques, etc.)
Mode d’emploi des sables : Désignation Moulage « à vert » Moulage « à vert grillé » Moulage en sable «étuvé»
Procédé Pas de séchage du sable avant la coulée. Consiste en un séchage superficiel de l’empreinte Le moule est passé au four avant utilisation.
Qualité
Contrainte
Commentaire
Pièce précises. Précision acceptable.
Risque de trempe superficielle. Risque de trempe atténuée.
Procédé économique.
Pièces moins précises.
Pas de risque de trempe superficielle.
Prix de revient élevé. Empreinte très résistante.
Dureté du moule augmentée.
Sable à noyaux : Il doivent résister aux efforts et manutention tout en étant facilement débourrables. Ils doivent avoir une compressibilité suffisante, permettant au retrait du métal de se manifester normalement sans pour cela trop résister sous peine de provoquer des tensions voire des criques dans la pièce. L'agglomération des grains de sable est réalisée par une réaction chimique sable + liant + catalyseur On distingue selon la nature des produits : 1. Les procédés à prise à froid : • sables auto-durcissants • sables à prise par gazage 2. Les procédés à prise à chaud : • durcissement en dehors de l'outillage • durcissement en contact de l'outillage
Moulage avec chape Les formes de certaines pièces présentant plusieurs sections minima, nécessitent pour leur moulage, l’emploi d’un châssis supplémentaire appelé « chape ». Les modèles utilisés doivent être obligatoirement démontables suivant la section minimum. 13/11/2008
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Le moulage en sable
CARACTERISTIQUES DU PROCEDE
Pièce avec ses accessoires de coulée à la sortie du moule
Domaine d’application • • • •
Pas de limitation ni de taille ni de poids (de 30g à 12000kg) La plupart des métaux et alliages peuvent être moulés en sable (fontes aciers alliages d’aluminium de cuivre de zinc…) Procédé d’obtention économique adapté à des fabrications unitaires. Rugosité R de 12.5µ à 25µ
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