Moulage de patrons et confection de patrons

Les fonderies fabriquent et utilisent des modèles comme modèles pour des objets en métal coulé

La coulée consiste à verser du métal liquide dans un moule, où il refroidit et se solidifie. Le processus de moulage peut tout produire, des pièces d'art aux pièces de moteur. La forme est déterminée par la cavité du moule, mais quelque chose doit façonner le moule, c'est là que le motif entre en jeu.

Les motifs sont un modèle pour l'objet à mouler. Un motif fait une impression sur le moule, du métal liquide est versé dans le moule et le métal se solidifie en prenant la forme du motif d'origine.

La création de patrons n'est pas aussi simple que la définition le suggère. En plus de façonner la cavité du moule, un modèle doit fournir des dimensions précises, avoir des moyens de sortir de la cavité du moule sans le casser, compenser le retrait et la distorsion de solidification et inclure un système d'alimentation de portes et de contremarches pour fournir le métal liquide dans le moule. Tout défaut peut entraîner un échec du casting.

Obtenir tous ces facteurs correctement nécessite de la précision et plus que quelques calculs. Chaque modèle est soigneusement conçu et construit.

Les modèles incluent des allocations

Le modélisme est l'art de concevoir des patrons. C'est la première et la plus essentielle partie du processus de casting.

La création de patrons ne se limite pas à la fabrication d'une réplique exacte de la forme que vous souhaitez mouler - le modéliste doit tenir compte du type de moule et des caractéristiques du métal coulé. Ces allocations sont intégrées au modèle :

• Brouillon

  Le motif doit être retiré de chaque moule qu'il façonne sans le casser ni le déformer. Le brouillon est un cône qui facilite le retrait du motif. L'angle exact du cône dépend de la complexité du motif, du type de moule et du type de surface.

• Allocation de démarque inconnue

  Comme tous les matériaux, le métal se contracte en refroidissant. Si le modèle était réalisé dans les dimensions exactes spécifiées pour le produit final, le moulage serait plus petit que nécessaire. L'allocation de retrait compense la quantité de retrait d'un métal pendant le refroidissement. L'allocation précise dépend du métal coulé.

• Allocation de distorsion

  Les motifs peuvent être intentionnellement déformés pour compenser la distorsion de refroidissement attendue.

• Allocation d'usinage

  Certaines pièces moulées sont finies par usinage. Les modèles pour les moulages finis à la machine incluent intentionnellement un excès de matériau pour compenser le matériau qui sera perdu lors de l'étape de finition.

Tous les modèles ont besoin d'un système de déclenchement

Chaque modèle comprend un système d'injection qui fournit du métal liquide à la cavité du moule. Le système de porte régule également la vitesse à laquelle le métal pénètre dans le moule - trop rapide, et le métal liquide turbulent peut éroder le moule; trop lent, et il peut refroidir avant de remplir complètement la cavité.

Le système comprend plusieurs parties interconnectées :

• Tasse verseuse

  Le métal liquide est versé directement dans le godet/bassin verseur. Il aide à séparer les scories du métal, réduit les turbulences et aide à maintenir le bon débit.

• Carotte et glissière

  Le métal s'écoule du gobelet verseur dans la carotte conique, puis à travers le canal d'alimentation, qui à son tour alimente les portes.

• Porte(s)

  Le métal s'écoule à travers les portes pour remplir la cavité du moule. Les petites portes sont utilisées pour les pièces moulées qui se solidifient lentement, tandis que les grandes portes sont utilisées pour les pièces moulées qui se solidifient rapidement. Les portes doivent être placées avec soin pour favoriser la solidification directionnelle.

• Élévateur

  La colonne montante est un réservoir qui empêche les cavités de retrait. Pour qu'une colonne montante fonctionne correctement, elle doit refroidir plus lentement que la coulée.

Modèles fermés incorporer le système de déclenchement dans le corps du motif principal. Alternativement, le système de porte peut être ajouté en coupant à la main ou avec des pièces de patron séparées.

Il existe différents types de motifs

Les motifs sont disponibles dans de nombreux matériaux, notamment le bois, le métal, les plastiques et la cire. Le matériau du modèle est choisi en fonction du volume de coulée et du processus utilisé. Les modèles en bois et en métal sont généralement utilisés avec le moulage au sable, tandis que la cire est rarement utilisée pour autre chose que le moulage de précision.

Les modèles varient en complexité, en fonction de la taille, de la forme et du nombre de moulages résultants requis. Il existe aujourd'hui de nombreux types de modèles utilisés dans les fonderies; parmi les plus courants, citons les suivants :

• Modèles lâches

  Normalement produits en bois, ce sont des représentations uniques du moulage à produire et ne sont utilisés que lorsque quelques moulages sont nécessaires, car la productivité associée à des motifs plus complexes n'est probablement pas un problème. Lors du moulage avec des modèles lâches, le système d'alimentation pour la coulée (portes, contremarches, etc.) est normalement coupé dans le sable à la main. Certains motifs lâches peuvent être divisés en deux moitiés pour faciliter le moulage.

• Motifs fermés

  Souvent plus complexes que les modèles en vrac, les modèles à grille ou « montés » sont généralement montés pour incorporer un système de grille et de fonctionnement avec le modèle afin de faciliter la productivité (en éliminant la coupe à la main et d'autres étapes de moulage) et d'améliorer la reproductibilité des moules. , ce qui améliore la qualité globale des moulages.

• Modèles de plaque d'allumette

  Bien que ceux-ci soient généralement produits en bois, ces modèles sont également souvent coulés avec les parties de dessus (haut) et de traînée (bas) du modèle montées sur les côtés opposés d'une plaque pour accélérer le processus de moulage. Les systèmes de porte sont normalement également intégrés dans la plaque d'allumette, ainsi que les fixations/accessoires utilisés pour monter ces modèles sur des types spéciaux de machines de moulage. Ces modèles sont généralement utilisés lorsque de grands volumes de production justifient le coût supplémentaire et plus élevé de la création de tels modèles, et lorsque la cohérence de la production est extrêmement importante.

• Matrices de moulage de précision

  Les empreintes à la cire perdue sont les modèles réels utilisés pour fabriquer des moules dans les fonderies de moulage à la cire perdue. Mais d'où viennent ces impressions ? Les matrices de moulage à la cire perdue sont utilisées pour produire les modèles en cire qui formeront éventuellement les moules de moulage à la cire perdue. Comme chaque modèle de cire est détruit dans le processus de moulage à la cire perdue, un est nécessaire pour chaque moulage effectué, et ces modèles de cire sont produits dans des matrices. Les matrices sont souvent des outils métalliques complexes avec au moins deux parties, où la cavité intérieure est usinée pour prendre la forme du modèle de cire souhaité. La cire est injectée dans ces matrices et, après refroidissement, la matrice est séparée et le modèle en cire monobloc est extrait. Comme pour le moulage au sable, des noyaux métalliques et d'autres pièces peuvent être assemblés dans ces matrices de moulage de précision pour former des cavités intérieures et d'autres parties complexes du moulage souhaité.