PROCÉDÉ DE COULÉE UTILISANT DES MODÈLES DE GAZÉIFICATION (SHELL CASTING) 

Le moulage en coque convient à la production en grand volume de pièces de petite et moyenne taille en fonte ductile, en acier et en alliage d'aluminium de haute précision, y compris la production en grand volume de corps de vannes de précision et de carters d'engrenages en fonte ductile QT400-18 et QT600-3. La précision dimensionnelle et la qualité de surface des pièces moulées produites par ce procédé sont nettement supérieures à celles fabriquées à l'aide de sable argileux et de sable résineux conventionnel durci à froid.

Principe de formation des coquilles

Le sable enrobé est fabriqué à partir d’une résine phénolique solide pré-enduite sur des grains de sable. Lorsque le sable enduit sec entre en contact avec des outils métalliques chauds à des températures de 180 à 250 °C, la résine de surface fond et subit une réaction de réticulation sous l'action du durcisseur, formant une fine coquille de sable dure, infusible et insoluble. Le sable meuble non chauffé peut être régénéré et réutilisé. Lors du coulage, la fine coque chauffe, la résine brûle et se décompose et le moule s'effondre spontanément, ce qui facilite le démoulage et le nettoyage des pièces moulées.

Formulation de matière première pour sable enrobé spécialement conçue pour le moulage en coquille

Sable de base : sable de quartz lavé arrondi avec une teneur en argile ≤ 0,3 % ; Pour les pièces moulées en acier, du sable de zircon ou du sable de chromite est utilisé pour éviter les défauts de dilatation.

Classeur : résine phénolique thermoplastique ajoutée à raison de 1,0 à 3,0 % en poids de sable (en particulier pour le moulage de coques).

Durcisseur : hexaméthylènetétramine (HMTA), ajoutée à raison de 10 à 15 % en poids de la résine.

Lubrification : stéarate de calcium pour améliorer la fluidité du sable et éviter de coller aux équipements.

Additifs fonctionnels : faible dégazage et additifs anti-carburants ajoutés en quantités traces selon les besoins.

Différence clé : Le sable de résine durcissant à froid est mélangé directement sur place (le sable de base + la résine liquide + le durcisseur sont mélangés immédiatement avant utilisation). Le sable enrobé pour le moulage de coquilles est un sable sec produit commercialement ; Le moulage sur site ne nécessite que de la chaleur, aucun mélange de résine sur place.

1 Préparation du matériel métallique

Les moules à ressort en acier ou en alliage d'aluminium usinés avec précision comportent des canaux de chauffage intégrés pour maintenir une température constante de 180 à 250°C. La précision de l'équipement détermine directement les tolérances dimensionnelles des pièces moulées, avec prise en compte au préalable des surépaisseurs de retrait et d'usinage.

2 Ponçage et moulage en coquille

Inversion de la trémie pour recouvrir complètement la surface de l'outillage en métal chaud avec du sable enduit.

Attendez 60 à 120 secondes pour durcir la couche superficielle de sable sur l'outillage et former une coque fine et uniforme.

Retourner l'outil et jeter le sable en vrac non chauffé pour une recirculation complète, ne laissant que la coque de sable durcie attachée à la surface de l'outil.

3 Guérison complète secondaire

De fines coquilles de sable sont envoyées au four pour un chauffage supplémentaire afin de compléter la réticulation de la résine, éliminant les contraintes internes, empêchant le pelage et la fissuration pendant le coulage et augmentant la résistance globale à sec.

4 Dépose de coques, assemblage de moules et renforcement

Retrait des coquilles de sable durci de l'outillage pour obtenir les moitiés de coquille supérieure et inférieure. Alignement, collage et fixation des deux moitiés. Pour les pièces moulées aux parois relativement épaisses, le moule en coquille est placé dans un flacon et rempli d'une charge de support pour empêcher la coquille de se dilater et de se déformer pendant le coulage.

5 Faire fondre et verser

La fonte fondue, l'acier et l'alliage d'aluminium sont coulés uniformément à des températures de processus spécifiées. La cavité dense et lisse en forme de coquille présente une libération de gaz contrôlée, ce qui réduit considérablement les défauts, notamment les évents, les marques de brûlure et la pénétration du métal.

6 Refroidissement, démoulage et nettoyage

Une fois les pièces moulées complètement refroidies, le film de résine perd son pouvoir adhésif en raison de la carbonatation à haute température et la coquille de sable s'effondre spontanément. Les pièces moulées peuvent être séparées par vibration. Après le grenaillage, seule une petite quantité de sable résiduel reste sur les surfaces, ce qui nécessite une surépaisseur d'usinage minimale.

7 Régénération des déchets de sable

Les déchets de sable sont recouverts de résidus de résine carbonisée, qui doivent être éliminés par cuisson à haute température au-dessus de 700°C pour être régénérés. Le sable récupéré offre des performances constantes, mais la consommation d'énergie et les coûts d'investissement pour la récupération sont plus élevés que pour le sable argileux.

Différences clés : moulage en coque par rapport au sable de résine conventionnel durcissant à froid

Mécanisme de durcissement :

Coulée de coque : durcissement thermique ; moulage rapide en quelques secondes ou minutes à l'aide de moules en métal chaud.

Sable résineux durcissant à froid : autodurcissement chimique dans l'environnement ; durcissant à température ambiante avec des catalyseurs, le cycle de moulage prend des dizaines de minutes.

Forme :

Coulée de coque : fine coque de sable creuse de 6 à 20 mm d'épaisseur, consommation de sable extrêmement faible.

Sable résineux durcissant à froid : forme monobloc lourde à forte consommation de sable.

Équipement :

Fonderie de coques : moules métalliques chauffés de haute précision avec des coûts d'investissement élevés.

Sable de résine durcissant à froid : Les moules en bois ou en métal sont acceptables, aucun chauffage requis.

Applicabilité de fabrication :

Fonderie de coquilles : lignes automatisées pour la production en série de pièces de petite et moyenne précision.

Sable résineux durcissant à froid : production individuelle et à petite échelle de pièces moulées de grande taille à parois épaisses.

Précision des surfaces :

Fonderie en coquille : classe de tolérance CT7–CT9, rugosité de surface Ra6,3–12,5 microns, formation claire de cavités internes complexes à parois minces.

Sable résineux durcissant à froid : classe de tolérance CT9–CT11, qualité de surface inférieure à celle du moulage en coquille.

Avantages du moulage en coquille

1 Une précision dimensionnelle élevée et une excellente qualité de surface réduisent considérablement les surépaisseurs d'usinage et réduisent les coûts d'usinage.

2 Le sable sec ne contient pas d'humidité, minimisant les défauts de trous de gaz dans la cavité du moule, idéal pour les pièces de précision telles que les corps de vannes hydrauliques et les passages de fluide.

3 Les excellentes propriétés d'élimination des coquilles de sable éliminent l'adhérence et le colmatage du sable dans les trous profonds difficiles et les cavités internes peu profondes, améliorant ainsi considérablement l'efficacité du nettoyage.

4 Vitesse de moulage élevée : chaque cycle ne prend que quelques minutes, ce qui est compatible avec une production automatisée par lots.

5 Les coquilles de sable durcies peuvent être stockées pendant une longue période sans absorber d'humidité ni se déformer, offrant ainsi une flexibilité dans la planification de la production.

Limites du processus

1 Le coût total du sable enduit et des moules métalliques chauffés est nettement plus élevé que celui du sable argileux et du sable résineux durci à froid.

2La résistance structurelle limitée des coquilles de sable rend le procédé inadapté aux pièces moulées lourdes avec des épaisseurs de paroi supérieures à 50 mm.

3 Lors de la décomposition à haute température de la résine, des gaz de combustion irritants sont libérés, ce qui nécessite l'installation d'équipements auxiliaires pour collecter et purifier les gaz d'échappement.

4 Pour régénérer les déchets de sable, un grillage à haute température est nécessaire, ce qui entraîne une consommation d'énergie et des coûts d'exploitation élevés.

Applications typiques

Pièces en fonte ductile (QT400-18, QT600-3) : blocs de soupapes hydrauliques, carters d'engrenages, supports de châssis.

Composants automobiles : culasses de moteur, collecteurs d'admission et d'échappement, sièges de joints d'huile.

Pièces moulées en acier petites et moyennes : corps de vannes, axes de précision pour matériel de chantier.

Composants de précision en alliage d'aluminium à paroi mince : boîtiers de pompe à eau, boîtiers de moteurs électriques.