Guide complet des méthodes d'essai du sable en fonderie

ESSAI DU SABLE : Dans cet article, nous discutons des diverses méthodes d'essai du sable, très importantes à comprendre en fonderie.

En fonderie moderne, on reconnaît que le sable de fonderie mérite autant d'attention que le métal de coulée. Le sable peut représenter un tiers du coût de la pièce finie. En production de série de pièces en sable, le sable de moulage, principal matériau, doit être testé périodiquement pour maintenir le contrôle de sa composition et de ses propriétés. Essais chimiques ou mécaniques.

Essais chimiques : seulement pour éléments indésirables dans le sable ; dans la plupart des cas, essais mécaniques sont utilisés. Le tableau 11.7 montre les exigences moyennes pour sables de moulage.

Finesse des grains (Grain-Fineness)

La taille des grains d'un sable est désignée par un nombre appelé « nombre de finesse des grains » indiquant la taille moyenne ainsi que les proportions de grains plus fins et plus gros dans le mélange. Un nombre de finesse donné correspond à un tamis standard de 280 mm de diamètre ayant le même nombre de mailles. L'essai de finesse se fait par tamisage des grains au moyen d'un jeu de tamis standards gradués et numérotés selon la finesse de leur maille. Pour la plupart des pratiques de fonderie, une batterie de tamis aux ouvertures suivantes est la plus commode (tableau ci-dessous).

Les essais mécaniques essentiels comprennent : finesse, teneur en humidité, teneur en argile, perméabilité, résistance à la compression, dureté du moule. Le nombre de finesse est calculé en multipliant les pourcentages ci-dessus par une constante donnée pour chaque tamis, appelée multiplicateur. Les produits sont additionnés pour obtenir un produit total. Le nombre de finesse se calcule alors par :

Produit total / pourcentage total de sable retenu sur les tamis

Méthodes d'essai du sable

Discutons des diverses méthodes :

Essai de la teneur en humidité

Effectué en séchant 50 g de sable humide à poids constant entre 105 °C et 110 °C dans un four à chauffage uniforme, refroidi à température ambiante dans un dessiccateur, puis pesé. La différence entre poids humide et sec en grammes divisée par 50 g donne le pourcentage d'humidité.

Un instrument appelé indicateur d'humidité (moisture teller) est largement utilisé en fonderie moderne. Il souffle de l'air chaud à travers le sable humide dans une coupelle dont le fond est un tamis métallique 500 mailles. L'échantillon est étalé en couche fine, air chaud soufflé ~3 minutes sur 50 g. L'humidité est efficacement éliminée et une balance de précision détermine la perte de masse.

Un instrument portable, l'humidimètre (moistmeter), permet de déterminer la teneur en humidité quasi instantanément. Les deux bras sont insérés dans l'échantillon de sable de moulage dans un récipient, un faible courant électrique (pile sèche dans la poignée) traverse le sable humide. Plus le sable est humide, plus le courant passe aisément, et la déviation de l'indicateur donne la mesure.

Essai de la teneur en argile

Cette méthode pour déterminer la teneur en argile du sable de moulage consiste à agiter le sable dans l'eau pour séparer l'argile des grains de sable, puis éliminer l'argile restant en suspension. Le matériau qui ne sédimente pas en 5 minutes dans l'eau distillée à température ambiante est désigné comme substance argileuse.

Équipement nécessaire : four de séchage, balance et poids, laveur de sable. Une petite quantité de sable, séchée sur un échantillon de 50 g, est placée dans un flacon de lavage. On ajoute 47 cc d'eau distillée et 25 cc de solution de soude caustique à 3 %. Le mélange est agité 5 min dans un agitate rapide ou 1 h si laveur rotatif, puis repos 5 min pour sédimentation des grains. La majeure partie du surnageant est siphonnée et jetée, éliminant l'argile non sédimentée. Opération répétée jusqu'à eau claire après 5 min. Flacon au four, après séchage on pèse. Le pourcentage d'argile = différence entre poids initial et final.

Essai de perméabilité

La perméabilité est mesurée par le volume d'air traversant un échantillon standard sous pression donnée en temps prescrit. L'appareil utilise un échantillon standard compacté de 5,08 cm de diamètre sur 5,08 cm de hauteur.

Un perméamètre (figure) a un réservoir cylindrique d'eau dans lequel une cloche inversée ou réservoir d'air, bien équilibrée, flotte. En ouvrant correctement le robinet à trois voies, l'air piégé sous la cloche traverse l'échantillon comme montré. Le mercure au fond du tube d'échantillon assure l'étanchéité à l'air. La pression de cet air est obtenue par manomètre à eau et échelle droite. Elle doit être proche de 10 cm d'eau = 10 g/cm².

Le nombre de perméabilité est le volume d'air en cc passant par minute sous 1 g/cm² à travers un échantillon de 1 cm² de section et 1 cm de profondeur. Calculé par :

Nombre de perméabilité = (v × h) / (p × a × t)

où v = volume d'air = 2 000 cc.

h = hauteur échantillon = 5,08 cm.

p = pression air = 10 g/cm²

a = section échantillon = 20,268 cm²

t = temps pour 2 000 cc d'air en secondes.

v, h, p, a constants → formule réduite à :

Perméabilité = 3 007,2 / temps en secondes

Essai de résistance à la compression

Plusieurs essais pour tester le pouvoir liant des matériaux liants en sable vert et sec. L'essai de compression est le plus courant, bien que traction, cisaillement, flexion soient parfois utilisés.

La résistance à la compression verte (kgf/cm²) d'un sable de fonderie est la résistance maximale qu'un mélange peut développer à l'état humide. L'éprouvette compactée 5,08 cm haut × 5,08 cm Ø, est extraite du tube et placée avec l'extrémité qui était en haut lors du tassage contre la plaque supérieure d'une machine universelle d'essai de résistance du sable.

La machine enregistre une charge croissante continue jusqu'à rupture. Charge appliquée à ~2 kgf/cm² jusqu'à rupture. La valeur de compression se lit directement sur l'échelle de compression verte de la machine.

Essai de dureté du moule et du noyau

Cet essai se fait par un testeur de dureté de moule en fonderie pour déterminer le degré de tassage. Le testeur est de la taille d'une montre de poche et le test prend quelques secondes. Fonctionne sur le même principe qu'un durcimètre Brinell : pénétration dans la surface du moule et profondeur indiquée au cadran en centièmes de mm. La dureté peut aussi se lire sur une autre échelle en kgf/cm².

Conclusion

Nous avons couvert tous les types de méthodes d'essai du sable utilisées. Différents équipements d'essai servent à cet effet. J'espère que l'article vous a plu. Donnez vos retours en commentaire.