Moulage au sable de votre produit

Voir le processus de moulage au sable vert

Bien qu'il existe de nombreux types de moulage de métal, le moulage au sable est de loin le type le plus couramment utilisé.

Le processus semble trompeusement simple. Une réplique de l'objet métallique souhaité est poussée dans du sable de fonderie, où elle crée un « négatif » creux de l'objet. Ce vide est rempli de métal en fusion, capturant ses détails. Lorsque le vide se refroidit, l'objet métallique est retiré du sable, avec la conception originale fidèlement capturée.

Quiconque a construit un château de sable complexe ou une sculpture de sable a une certaine expérience de la façon dont le sable peut être bon pour capturer de petits dessins. En plus d'être flexible, le sable est peu coûteux et résistant dans les conditions de chaleur élevée nécessaires à la coulée des métaux.

Le principe de base du moulage au sable

Le moulage au sable peut être effectué dans n'importe quel espace en terre qui conservera sa forme autour du métal en fusion. Dans cette vidéo, de l'aluminium liquide est versé dans un nid de fourmis de feu abandonné. Une fois le métal refroidi, il est déterré et nettoyé, et le moulage résultant a capturé la forme de l'habitat.

L'artiste crée une sculpture en coulant du sable dans une fourmilière vide

Lorsque les fourmis ont construit leur nid, elles s'appuyaient sur les mêmes qualités que les sableuses :des grains de terre bien tassés peuvent créer une structure résistante à l'effondrement. Dans ce cas, l'habitat conserve sa forme même lorsque de l'aluminium en fusion est introduit.

Le moulage au sable :un métier qualifié

Bien sûr, les fourmis de feu ne créent pas d'espaces en pensant au casting. Pendant le moulage au sable « à l'état sauvage », il y aura des problèmes d'échappement de gaz du moule, de perméabilité de toutes les parties de l'habitat et du taux de refroidissement dans chaque chambre. Des zones du métal peuvent être affaiblies en raison de taux de refroidissement différentiels, ce qui n'est pas pertinent pour une œuvre d'art intéressante et attrayante qui ne supportera pas de charge.

Cependant, la structure métallique et la faiblesse sont pertinentes pour les pièces moulées industrielles qui feront face à des contraintes mécaniques, telles que les pièces de moteur et les éléments de construction. C'est la gestion de ces aspects de la métallurgie qui rend le moulage au sable dépendant de techniques et d'une expertise précises.

Pour commencer le processus de moulage au sable, le sable de fonderie est préparé dans des mullers , qui mélangent le sable, le liant et l'eau. Des aérateurs sont utilisés pour détacher le sable et le rendre plus facile à mouler. Des fraises à sable, qui fonctionnent sur un tas sur le sol de la fonderie, peuvent être utilisées à la place des meules. La livraison du sable sur le fond de moulage peut se faire au moyen de camions à benne basculante ou à godets ou par des convoyeurs à bande.

Au sol de moulage, le sable est façonné en moules; les moules peuvent être posés au sol ou amenés par des convoyeurs à un poste de coulée. Après le coulage, les moulages sont retirés des flacons. Le sable adhérent est retiré par une station de décochage. Le sable utilisé est renvoyé dans les bacs de stockage par un convoyeur à bande ou par d'autres moyens.

Il existe une grande variété d'équipements et de méthodes disponibles pour la fonderie. Celles-ci vont de simples dispositifs permettant d'économiser du travail pour les ouvriers de fonderie à des unités entièrement mécanisées qui font tout, du moulage au décochage. Le niveau d'automatisation utilisé par une fonderie est basé sur l'économie de la chaîne de production. Une entreprise produisant des milliers de pièces similaires, comme un constructeur automobile, peut utiliser plus d'automatisation qu'une fonderie "à la tâche" qui fait de plus petites séries de pièces très dissemblables.

Qu'elles soient automatisées ou non, les fonderies utilisent les mêmes types d'outils dans la production de moulage au sable. Un flacon  est un cadre rigide servant à retenir le sable qui forme un moule. Les flacons sont généralement constitués de deux parties :la partie supérieure, appelée chape , et la section inférieure, le glisser . Lorsque plus de deux parties sont utilisées, les sections intermédiaires sont appelées joues . Dans de nombreuses fonderies, ce flacon est placé sur une « planche de fond ». Cette planche est utilisée pour que, lorsque le flacon est retiré, le moule puisse toujours être déplacé pour le retrait du modèle, le coulage et d'autres étapes importantes.

Les fonderies utilisent trois versions de flacons :étanche, à pression et à glissement. Flacons étanches rester en place pendant que le moule est rempli de métal. Flacons pression sont articulés sur un coin et se verrouillent sur le coin diagonal opposé. Les mouleurs décrochent et retirent ces flacons après avoir fermé le moule. Fioles à glissière sont de construction solide et se rétrécissent de haut en bas sur les quatre côtés :ils glissent facilement sur un moule en sable fermé. Les flacons à clipser ou à glisser permettent au mouleur de fabriquer plusieurs moules avec un seul flacon.

Avant de couler des moules à pression ou à glissement, une chemise de coulée en bois ou en métal est placée autour du moule et un poids est placé sur le dessus pour empêcher la chape de se soulever. Les sections de chape et de traînée sur tous les flacons sont maintenues dans un alignement correct par des goupilles et des guides de flacon.

Les flacons peuvent être remplis de sable à la main, alimentés par gravité à partir de trémies aériennes, chargés par une bande continue à partir d'un bac ou remplis hermétiquement avec des lanceurs de sable mécaniques. Les moules de très grandes dimensions peuvent être remplis par un pont roulant équipé d'une benne preneuse.

Frapper à la main est la méthode la plus simple de compactage du sable. Pour augmenter le débit, des pilonneuses pneumatiques sont utilisées. La méthode est lente car le sable est entassé en couches et il est difficile d'obtenir une densité uniforme. Des résultats plus uniformes et des taux de production plus élevés sont obtenus grâce aux machines à presser . Les presseurs manuels étaient limités à de petits moules et sont maintenant obsolètes. Machines pneumatiques fonctionnent pour des moules plus grands et sont également beaucoup plus rapides. Les machines de moulage par pressage produisent la plus grande densité de sable au sommet du flacon et la plus douce près de la ligne de séparation du motif.

Dans des machines de moulage par secousses , le motif est placé sur une plaque fixée au sommet d'un cylindre à air. Une fois la table relevée, un orifice à dégagement rapide s'ouvre et le piston, la plaque et le moule tombent librement contre le haut du cylindre ou des tampons de frappe. L'impact tasse le sable. Les densités produites par cette machine sont les plus élevées près de la ligne de séparation du motif et les plus douces près du haut du flacon. En tant qu'unité séparée, il est principalement utilisé pour les travaux moyens et importants. Lorsque des machines à secousses simples sont utilisées pour de gros travaux, il est habituel d'enfoncer manuellement le haut du ballon avec un marteau pneumatique.

Machines à presser les secousses utiliser à la fois les procédures de secousse et de compression. Le plateau est monté sur deux vérins pneumatiques :un petit vérin pour secouer, et un grand pour presser le moule. Ceux-ci sont largement utilisés pour les petits et moyens travaux, avec des modèles à plaque d'allumette ou à grille.

Parfois, des dispositifs de décapage de motifs peuvent être incorporés à des machines à secousses ou à presses. Ces machines retirent automatiquement le motif du moule. L'élimination du motif peut également être effectuée à l'aide de machines à secousses-basculement-étirage ou à secousses-pression-rouleau-étirage. Ces machines font vibrer le moule pour permettre de retirer plus facilement le motif :l'énergie cinétique de la vibration se déplace différemment à travers le sable qu'à travers le métal et aide les composants à se détacher. Les machines à dessiner par roulement retournent le moule à l'envers pour permettre au motif de tomber plus facilement. Les machines Rockover inclinent le moule mais ne vont pas aussi loin.

Le frondeur de sable est le type de pilonnage le plus largement applicable. Il se compose d'une pompe rotative appelée turbine qui repose sur l'extrémité d'un bras à double articulation. Ce bras a des convoyeurs montés dessus qui alimentent en sable la turbine. La turbine tourne à grande vitesse et donne au sable la vitesse nécessaire pour s'enfoncer fermement dans le moule lors de l'impact. La tête de la machine peut être dirigée vers toutes les parties du flacon. Cela peut être fait manuellement sur des machines plus grandes ou contrôlé automatiquement dans des lignes de production à grande vitesse pour des moules plus petits.

Vibrateurs sont utilisés sur toutes les machines de dessin de patrons. Ceux-ci libèrent le motif de l'emprise du sable avant de le retirer. Leur utilisation réduit au minimum les dommages au moule lors de l'extraction du modèle et présente l'avantage supplémentaire de produire des pièces moulées de taille plus uniforme. Les vibrateurs sont généralement pneumatiques.

De petites pièces moulées peuvent être coulées en utilisant des méthodes de moulage par empilement. Dans ce cas, chaque flacon comporte une cavité de traînée moulée dans sa surface supérieure et une cavité de chape dans sa surface inférieure. Ceux-ci sont empilés les uns sur les autres à une hauteur appropriée et versés à partir d'une carotte commune.

Métallurgie et mouvement maker

Les premiers métallurgistes ont coulé du bronze et du laiton dans de petites opérations de quelques artisans. Puis, au cours de la longue période de l'âge du fer et de la révolution industrielle, les fonderies sont devenues de grandes entreprises spécialisées dans la gestion des températures extraordinairement élevées nécessaires pour fabriquer de l'acier et des pièces moulées en fer et pour répondre aux exigences de production d'une économie en croissance. Récemment, il y a eu un mouvement pour récupérer les compétences de fabrication traditionnelles. Les amateurs de fonderies domestiques utilisent des métaux avec des températures de fusion inférieures à celles du fer et de l'acier en raison de problèmes de sécurité et de complexité, mais bon nombre des étapes qu'ils suivent sont les mêmes. Regarder le processus se dérouler peut démystifier le travail de casting.

Le créateur YouTube The King of Random fait la démonstration de la coulée d'aluminium dans cette courte vidéo de sa Mini Metal Foundry à domicile. Pour la plupart de ses moulages, il utilise une méthode de « moulage en mousse », une forme de moulage à la cire perdue où une forme de polystyrène est enfouie dans du sable de terrain de jeu meuble. À 6:42, il montre comment le moulage au sable vert produit une meilleure finition de surface. Le récipient en bois qu'il utilise forme un « flacon étanche ».

King of Random fait une démonstration de coulée avec sa fonderie de métal.

L'un des aspects importants de cette vidéo est l'accent mis sur la sécurité. Nous voyons comment l'écaillage peut se produire lorsque du métal chaud se déverse sur du béton :un accident incroyablement dangereux qui est la raison pour laquelle de nombreuses fonderies sont conçues avec des sols en terre battue. La coulée de métal est intéressante et amusante, mais le risque de blessure grave est élevé.

Le moulage au sable :une tradition innovante

Les fonderies fabriquent des objets en métal depuis des millénaires, et pendant ce temps, le principe de base du moulage au sable est resté le même :verser le métal dans un vide composé de grains de sable bien tassés. Les objets moulés au sable sont omniprésents à l'ère industrielle :une partie importante de la plupart des machines industrielles, des moteurs et de nombreux équipements architecturaux. Pourtant, l'industrie a innové pour aider à augmenter la sécurité, la taille, la cohérence et la vitesse, et cette forme de fabrication sous-tend l'innovation des inventeurs et des concepteurs créant les technologies de demain. Le moulage au sable est alors un intéressant ensemble de paradoxes. C'est un processus qui semble simple mais qui demande de la complexité et de l'artisanat pour se perfectionner. C'est à la fois l'un des savoir-faire les plus traditionnels et un lieu d'innovation constante et permanente. Il n'est pas étonnant qu'aujourd'hui le travail de la fonderie soit redécouvert par les amateurs et les curieux, désireux de comprendre l'histoire des objets que nous utilisons au quotidien.

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