Qu'est-ce que le sable de moulage?

Il est utilisé dans le processus de moulage au sable pour préparer la cavité du moule. Communément appelé sable vert, il s'agit d'un agrégat de sable, d'argile bentonite, de poussière de charbon et d'eau. Son utilisation principale est la fabrication de moules de coulée de métal. La plus grande partie de l'agrégat est toujours du sable, qui est souvent un mélange homogène sous forme de silice.

Il existe de nombreuses recettes pour les ratios d'argile, mais elles établissent toutes un équilibre entre la formabilité, la finition de surface et la capacité du métal fondu chaud à dégazer. Le charbon, généralement appelé carbone marin, présent en quantité inférieure à 5 %, brûle partiellement à la surface du métal en fusion, entraînant le dégazage des vapeurs organiques.

Le moulage au sable est l'une des premières formes de moulage pratiquée en raison de la simplicité des matériaux utilisés. En raison de la même simplicité, il reste toujours l'une des méthodes les moins chères de coulée de métal.

D'autres méthodes de coulée, telles que celles utilisant la coquille, ont une finition de surface de meilleure qualité mais ont un coût plus élevé. Le sable vert (comme les autres sables de fonderie) est généralement stocké dans des fonderies appelées "flacons", qui ne sont rien d'autre que des boîtes sans fond ou sans couvercle.

La boîte est divisée en deux moitiés qui sont empilées pour être utilisées. Les moitiés sont appelées respectivement bouchon et flacon de moulage.

Un récipient spécialisé en bronze est versé dans du sable vert qui est une forme creuse continue dans le moule. Celui ci-dessous peut être rempli de matériau fondu et transformé en une coulée finie. Tout le sable vert n'est pas réellement vert. Mais considéré comme "vert" dans le sens où il est utilisé lorsqu'il est mouillé (semblable au bois vert).

Selon certaines sources en ligne, d'autres méthodes et méthodes de coulée consistent à sécher à chaud le sable moulé avant de verser le métal en fusion. Ce processus de coulée à sec donne un moule plus rigide mieux adapté aux pièces moulées plus lourdes.

Quelle est l'histoire du sable de moulage

Il n'y a pas de documents explicites dans l'histoire qui attribueraient la première coulée de métal et l'utilisation de sable de fonderie, mais les artefacts et écrits anciens remontent à environ 3200 av. dans l'ancienne Mésopotamie. L'histoire du sable de moulage est difficile à étudier car nombre de ces pratiques remontent à la pré-écriture.

Le sable de moulage était utilisé exclusivement pour les moulages en bronze qui ont été lancés par les anciens Chinois. Une autre avancée importante s'est produite en Inde en 500 av. lors de la création de l'acier à creuset. Finalement, Sir Humphrey Davy a fabriqué pour la première fois des pièces moulées en aluminium en Grande-Bretagne vers 1808.

Actuellement, la capacité de production aux États-Unis est de plus de 8 millions de tonnes de fonte, 1,4 million de tonnes d'acier, 1,7 million de tonnes d'aluminium et 321 000 tonnes de cuivre.

Une grande partie de l'industrie métallurgique moderne a innové en raison de l'énorme augmentation de la qualité du sable grâce à un meilleur outillage, ainsi qu'à la métallurgie et à une meilleure compréhension des propriétés des métaux.

Sources de sable de moulage

Les sources générales de réception des sables de moulage sont les rivages marins, les rivières, les lacs, les déserts et les éléments rocheux granuleux. Les sables de moulage peuvent être principalement divisés en deux types :naturels ou synthétiques.

Les composés de moulage naturels contiennent une quantité suffisante de liant. D'autre part, les sables de moulage synthétiques sont préparés artificiellement à l'aide d'ingrédients de moulage de base (sable de quartz 85-91%, liant 6-11%, teneur en eau ou en humidité 2-8%) et d'autres additifs dans des proportions pondérales appropriées avec une parfaite matériel de mélange et de broyage approprié.

Ingrédients du sable de moulage

Les principaux composants du sable de moulage sont le sable de quartz, le liant, la teneur en humidité et les additifs. Le sable de silice granulaire est le composant principal du sable de fonderie avec une réfractarité suffisante pour conférer résistance, stabilité et perméabilité au sable de moulage et au sable de noyau.

Mais avec la silice, de petites quantités d'oxyde de fer, d'alumine, de calcaire (CaCO3), d'oxyde de magnésium, de soude et de potasse sont présentes sous forme d'impuretés. La composition chimique du sable de quartz donne une idée des impuretés présentes, telles que la chaux, l'oxyde de magnésium, l'alcali, etc.

La présence de quantités excessives d'oxyde de fer, d'oxydes alcalins et de chaux peut abaisser considérablement le point de fusion, ce qui n'est pas souhaitable. Le sable de quartz peut être déterminé par la granulométrie du sable et sa forme (angulaire, oblique et arrondie).

Liant des Sables de Moulage

Les liants peuvent être des substances inorganiques ou organiques. Les liants inclus dans le groupe inorganique sont l'argile de silicate de sodium, le ciment Portland etc.

Les liants inclus dans le groupe organique sont la dextrine, la mélasse, les liants céréaliers, l'huile de lin et les résines telles que le phénol formaldéhyde, l'urée formaldéhyde, etc. Les liants du groupe organique sont principalement utilisés pour la fabrication de noyaux. Parmi tous les liants ci-dessus, la variété d'argile bentonite est la plus couramment utilisée.

Cependant, cette argile seule ne peut pas développer de liaisons entre les grains de sable sans la présence d'humidité dans le sable de moulage et le sable de noyau.

Teneur en humidité dans les sables de moulage

La teneur en humidité du sable de moulage varie de 2 à 8 %. Cette quantité est ajoutée au mélange d'argile et de sable de quartz pour induire la liaison. C'est la quantité d'eau nécessaire pour remplir les pores entre les particules d'argile sans les séparer.

Cette quantité d'eau est retenue rigidement par l'argile et est principalement responsable de l'augmentation de la résistance du sable. L'action de l'argile et de l'eau réduit la perméabilité à mesure que la teneur en argile et l'humidité augmentent. La résistance à la compression à l'état brut augmente d'abord avec l'augmentation de la teneur en argile, mais commence à diminuer lorsqu'une certaine valeur est atteinte.

Afin d'améliorer les propriétés du sable de moulage, d'autres additifs, appelés additifs, sont ajoutés aux ingrédients de base.

Additifs et poussière de charbon

Les additifs sont des matériaux généralement ajoutés au mélange de sable de moulage et de sable de noyau pour obtenir les propriétés particulières du sable. Certains additifs couramment utilisés pour améliorer les propriétés du sable de moulage et de noyau, ce sont la poussière de charbon, la farine de maïs, la dextrine, le charbon marin, le goudron, la farine de bois, la farine de quartz.

La poussière de charbon est principalement ajoutée pour créer une atmosphère réductrice pendant le processus de coulée. Cette atmosphère réductrice provoque la liaison chimique de tout oxygène dans les pôles afin qu'il ne puisse pas oxyder le métal. Il est généralement ajouté aux sables de moulage pour fabriquer des moules pour la production de fonte grise et malléable.

Autres additifs pour sable de moulage

La farine de maïs appartient à la famille des féculents et est utilisée pour augmenter l'incidence du sable de moulage et du sable de noyau. Il est complètement évaporé par la chaleur sous forme de sable, laissant ainsi un espace entre les grains de sable.

Cela permet aux grains de sable de se déplacer librement, ce qui provoque finalement le déplacement des parois du moule et réduit l'expansion du moule et donc les défauts de coulée. Le sable de maïs ajouté au sable de moulage et de noyau améliore considérablement la résistance du moule et du noyau.

Sable de moulage avec du charbon de mer

Le charbon de mer est un charbon bitumineux en poudre fine qui place sa place dans les pores des grains de sable de quartz dans le sable de moulage et de noyau. Lorsqu'il est chauffé, le charbon marin se transforme en coke qui remplit les pores et résiste à l'eau.

Pour cette raison, les grains de sable deviennent finis et ne peuvent pas se développer en un motif de tassement dense. Ainsi, le carbone marin réduit le mouvement des parois du moule et la perméabilité aux moules et au sable du noyau, gardant ainsi la surface du moule et du noyau propre et lisse.

Le goudron est une forme distillée de charbon mou. Il peut être ajouté de 0,02% à 2% dans le sable de moulage et le noyau. Le goudron augmente la résistance à chaud, la finition de surface sur la surface du moule et se comporte exactement de la même manière que le charbon de mer.