Application du sable de revêtement dans la coulée

La fonderie au sable plaqué est une technique ancienne et la production de pièces moulées est importante. Cependant, la production de pièces moulées en acier de précision par moulage au sable plaqué est confrontée à de nombreux problèmes : sable collant (cicatrisation), ségrégation à froid et porosité. La résolution de ces problèmes reste à explorer.

 

Connaissance et compréhension du sable enrobé (le sable enrobé appartient au type de liant organique, le sable à noyau)

 

(1) Caractéristiques du sable enrobé : propriétés de résistance appropriées ; bonne fluidité, contour clair du type de sable et du noyau de sable, organisation dense et capacité à produire un noyau de sable complexe ; bonne qualité de surface du type de sable (noyau), rugosité de surface jusqu'à Ra = 6,3 ~ 12,5 μm et précision dimensionnelle jusqu'au niveau de CT7 ~ CT9 ; bon routage et la pièce moulée est facile à nettoyer.

 

(2) Champ d'application : le sable enrobé peut être utilisé pour fabriquer à la fois des moules de coulée et des noyaux de sable, et les moules ou noyaux de sable enrobé peuvent être utilisés conjointement les uns avec les autres ainsi qu'avec d'autres moules (noyaux) de sable ; non seulement il peut être utilisé pour la coulée par gravité de type métal ou la coulée à basse pression, mais peut également être utilisé pour la coulée au sable de fer et la coulée centrifuge par la méthode à chaud ; non seulement il peut être utilisé dans la production de fonte et de moulage d'alliages non ferreux, mais peut également être utilisé dans la production de pièces en acier moulé.

 

La préparation du sable enrobé

 

1. Composition du sable enrobé

Il se compose généralement de matériaux réfractaires, de liant, d'agent de durcissement, de lubrifiant et d'additifs spéciaux.

 

(1) Le matériau réfractaire constitue la majeure partie du sable pelliculaire. Les exigences relatives aux matériaux réfractaires sont les suivantes : haute réfractarité, faible volatilité, particules plus arrondies, solidité, etc. On utilise généralement du sable de silice de lavage naturel. Les exigences relatives au sable de silice sont les suivantes : teneur élevée en SiO2 (plus de 90 % pour les pièces moulées en fonte et en alliages non ferreux, plus de 97 % pour les pièces moulées en acier) ; teneur en boues inférieure ou égale à 0,3 % (pour le sable de lavage) ; [teneur en boues du sable lavé à l'eau inférieure aux exigences de ; distribution granulométrique 1 du numéro de tamis adjacent 3 à 5 ; forme arrondie des particules, facteur angulaire inférieur ou égal à 1,3 ; valeur de consommation d'acide supérieure ou égale à 5 ml.

 

(2) Le liant adopte généralement une résine phénolique.

 

(3) L'agent de durcissement contient généralement de l'urotropine ; le lubrifiant contient généralement du stéarate de calcium, dont la fonction est d'empêcher l'agglutination du sable enrobé et d'en augmenter la fluidité. La principale fonction des additifs est d'améliorer les performances du sable enrobé.

 

(4) La proportion de base du sable enrobé Ingrédients Proportion (fraction massique, %) Description : sable brut 100 sable de lavage, résine phénolique 1,0 ~ 3,0 du poids du sable brut, urolithiopharmine (solution aqueuse 2) 10 ~ 15 du poids de la résine, stéarate de calcium 5 ~ 7 du poids de la résine, additifs 0,1 ~ 0,5 du poids du sable d'origine. 1:2) 10 ~ 15 du poids de la résine, stéarate de calcium 5 ~ 7 du poids de la résine, additif 0,1 ~ 0,5 du sable d'origine. ～Additifs 0,1 à 0,5 % du poids du sable d'origine.

 

2. Processus de production de sable enrobé

 

Il existe principalement trois types de procédés de préparation du sable enrobé : l'enrobage à froid, l'enrobage à chaud et l'enrobage à chaud. Actuellement, la production de sable enrobé utilise presque toujours la méthode d'enrobage à chaud. Le procédé de laminage à chaud consiste à chauffer le sable brut à une température donnée, puis à le mélanger avec de la résine, de l'urotropine aqueuse et du stéarate de calcium, puis à le broyer et à le tamiser après refroidissement. Le procédé de mélange diffère selon la formule. Actuellement, il existe de nombreux types de lignes de production de sable enrobé en Chine : environ 2 000 à 2 300 lignes de production semi-automatiques à chargement manuel, et près de 50 lignes de production automatiques pilotées par ordinateur, ce qui a considérablement amélioré l'efficacité de la production et la stabilité des produits. Par exemple, la ligne de production visuelle automatisée de XX Foundry Co., Ltd. offre un contrôle précis du temps d'alimentation à 0,1 seconde près, un contrôle précis de la température de chauffage au 1/10 °C et permet de suivre l'état de mélange du sable par vidéo. Son rendement atteint 6 tonnes/heure.

 

3. Principaux types de produits de sable enrobé

 

(1) Type ordinaire de sable enrobé Le sable enrobé ordinaire, c'est-à-dire le sable enrobé traditionnel, est généralement composé de sable de quartz, de résine phénolique thermoplastique, d'urolithiophosphate et de stéarate de calcium, sans additifs pertinents, et la quantité de résine ajoutée est généralement relativement élevée sous une certaine exigence de résistance, et il n'a pas les caractéristiques de résistance à haute température, de faible dilatation et de faible dégazage, ce qui convient à la production de moulages aux exigences moins exigeantes.

 

(2) Sable de stratification à haute résistance et à faible dégagement gazeux Caractéristiques : haute résistance, faible expansion, faible dégagement gazeux, dégagement gazeux lent, antioxydant Introduction : Le sable de stratification à haute résistance et à faible dégagement gazeux est un produit plus récent du sable de stratification ordinaire, en ajoutant les caractéristiques pertinentes des « additifs » et en adoptant un nouveau processus de formulation, de sorte que le dosage de résine a considérablement diminué, et la résistance de sa résistance est de 30 % ou plus supérieure à celle du sable de stratification ordinaire. Sa résistance est supérieure à celle du sable enrobé ordinaire de plus de 30 %, et la quantité de dégagement gazeux est considérablement réduite et la vitesse de dégagement gazeux peut être ralentie, de sorte qu'il peut être mieux adapté aux besoins de la production de pièces moulées. Ce type de sable enrobé est principalement adapté à la production de pièces en fonte, d'acier moulé de petite et moyenne taille, d'acier moulé allié. À l'heure actuelle, il existe trois séries de ce type de sable enrobé : le sable enrobé à haute résistance et à faible dégazage GD-1 ; Sable enrobé GD-2 à haute résistance, faible expansion et faible dégazage ; Sable enrobé antioxydant GD-3 à haute résistance, faible expansion et faible dégazage.

 

(3) Sable enrobé résistant aux hautes températures (type ND) Caractéristiques : résistance aux hautes températures, haute résistance, faible dilatation, faible dégazage, dégazage lent, facile à effondrer, résistance à l'oxydation Introduction : Le sable enrobé résistant aux hautes températures est un nouveau type de sable enrobé avec d'excellentes performances à haute température (haute résistance à haute température, longue résistance à la chaleur, faible dilatation thermique, faible dégazage) et des performances de coulée complètes, produit par une formule de procédé spéciale. Ce type de sable enrobé est particulièrement adapté aux pièces complexes en fonte de précision à parois minces (telles que le bloc moteur automobile, la culasse, etc.) et aux exigences élevées de la production de pièces en acier moulé (telles que l'angle du conteneur et le retard du frein de train ; dans les pièces de coque de récipient, etc.), peut éliminer efficacement le sable collant, la déformation, la fissuration thermique et la porosité et d'autres défauts de coulée. À l'heure actuelle, il existe quatre séries de ce sable de film : le sable de film résistant aux hautes températures VND-1. Sable enrobé ND-2 résistant aux hautes températures, à faible dilatation et à faible dégazage. Sable enrobé antioxydant ND-3 résistant aux hautes températures, à faible dilatation et à faible dégazage. Sable enrobé ND-4 résistant aux hautes températures, à haute résistance, à faible dilatation et à faible dégazage.

 

(4) Le type de sable enrobé facile à effondrer présente une bonne résistance et présente en même temps d'excellentes performances d'effondrement à basse température, adapté à la production de pièces moulées en métaux non ferreux.

 

(5) Autres exigences particulières du sable enrobé Afin de répondre aux besoins de différents produits, une série de sable enrobé spécial a été développée, tels que : sable enrobé par coulée centrifuge, sable enrobé à froid, sable enrobé humide, sable anti-adhérent, motif anti-veinage, sable enrobé anti-peau d'orange, etc.

 

Le processus principal de fabrication du noyau de sable de revêtement

 

Température de chauffage : 200-300 °C, temps de durcissement : 30-150 s, pression du sable : 0,15-0,60 MPa. La forme simple du noyau et la fluidité du sable stratifié permettent une faible pression de sable. Un noyau en sable fin permet une température de chauffage plus basse, ce qui permet de prolonger le temps de durcissement. La résine utilisée pour le sable enrobé est une résine phénolique. Avantages du procédé de fabrication du noyau : bonnes propriétés de résistance ; bonne fluidité ; bonne qualité de surface du noyau en sable (Ra = 6,3-12,5 µm) ; noyau en sable anti-hygroscopicité ; bon routage et nettoyage facile des pièces moulées.

 

1. Température de coulée (moule)

 

La température de coulée est l'un des principaux facteurs affectant l'épaisseur et la résistance de la couche de coque, généralement contrôlée à 220 ~ 260 ℃, et sélectionnée conformément aux principes suivants : (1) pour garantir que la résine lors du ramollissement et du durcissement de la chaleur est suffisante.

 

(1) Assurer une chaleur suffisante pour ramollir et durcir la résine sur le sable laminé ;

(2) Assurez-vous que l'épaisseur de coque requise est formée et que la surface de la coque (noyau) n'est pas brûlée ;

(3) Essayez de raccourcir la coque et le temps de durcissement, afin d'améliorer la productivité.

 

2. Pression et temps d'injection du sable

 

Le temps d'injection du sable est généralement compris entre 3 et 10 s. Un temps trop court empêche le moulage du moule (noyau). La pression d'injection est généralement d'environ 0,6 MPa ; une pression trop basse peut entraîner un manque de pression ou un décollement.

 

3. Temps de durcissement : il dépend principalement de l’épaisseur du moule en sable (noyau) et de la température de la pièce moulée, généralement de 60 à 120 s. Un temps trop court peut entraîner une faible résistance de la couche de coque (noyau) et une brûlure de la couche superficielle (noyau). Exemples de paramètres de procédé de moulage au sable revêtu (noyau) : Épaisseur de la coque (mm) Poids (kg) Température de coulée (℃) Temps d’injection (s) Temps de durcissement (s) 1 (manchon de guidage) DN80-05 8 à 10 2,5 à 2,6 220 à 240 2 à 3 60 à 80 2 (corps de vanne) DN05-01 10 à 12 3,75 à 3,8 240 à 260 3 à 5 80 à 100

 

Problèmes et contre-mesures dans l'application du sable enrobé

 

Il existe de nombreuses méthodes de fabrication de noyaux, divisées en deux catégories : les méthodes thermodurcissables et les méthodes de durcissement à froid. La fabrication de noyaux en sable enrobé appartient à la catégorie des méthodes thermodurcissables. Chaque méthode présente des avantages et des inconvénients, qui dépendent principalement des exigences de qualité du produit, de sa complexité, du lot de production, du coût de production, du prix du produit et d'autres facteurs déterminants. L'utilisation de noyaux en sable enrobé, notamment pour la fabrication de noyaux complexes, exige une qualité de surface élevée pour la cavité de coulée et une grande précision dimensionnelle. Par exemple : noyaux en sable pour l'admission et l'échappement de culasses de moteurs automobiles, noyaux en sable pour les voies d'eau, les voies d'huile, les voies d'eau de blocs-cylindres, les collecteurs d'admission, les enveloppes de collecteurs d'échappement, les tubulures de soupapes hydrauliques, les voies d'air de turbocompresseurs automobiles, etc. Cependant, l'utilisation de sable enrobé pose souvent des problèmes, dont nous ne parlerons ici que de notre expérience.

 

1. Méthode de détermination de la résistance et de la quantité de gazage du sable laminé

La qualité du sable brut et de la résine étant garantie, le facteur clé affectant la résistance du sable laminé réside principalement dans la quantité de résine phénolique ajoutée. L'ajout de résine phénolique augmente la résistance, mais la quantité de gaz augmente également, réduisant ainsi l'affaissement. Par conséquent, lors de la production, il est nécessaire de contrôler la résistance du sable afin de réduire la quantité de gaz et d'améliorer l'affaissement. L'élaboration de normes de résistance doit trouver un équilibre. Cet équilibre vise à garantir l'état de surface du noyau en sable et à éviter toute déformation et rupture du noyau lors du coulage, tout en garantissant la résistance. L'objectif est de garantir l'état de surface et la précision dimensionnelle des pièces moulées, de réduire la quantité de gaz et les défauts de porosité lors de la coulée, et d'améliorer les performances du sable. Le stockage et la manutention des noyaux de sable peuvent être intégrés aux équipements du poste de travail et au chariot à noyaux de sable. Une éponge de 10 à 15 mm d'épaisseur est posée dessus afin de réduire les pertes de noyaux.

 

2. Période de stockage du noyau de sable pour le sable enrobé

Tout noyau de sable absorbe l'humidité, en particulier dans les régions méridionales où l'humidité relative de l'air est élevée. La durée de stockage des noyaux de sable doit être stipulée dans les documents de fabrication. Le recours à un mode de production optimisé (premier entré, premier sorti) permet de réduire la quantité de noyaux de sable stockés et leur cycle de stockage. Chaque entreprise doit tenir compte des conditions de son usine et des conditions climatiques locales pour déterminer la durée de stockage des noyaux de sable.

 

3. Contrôler la qualité de l'approvisionnement en sable enrobé

Le sable de stratification doit être livré en usine avec les informations d'assurance qualité du fournisseur. L'entreprise doit également effectuer un contrôle d'échantillonnage et une inspection par des personnes qualifiées avant d'entrer en entrepôt, conformément aux normes d'échantillonnage. Si les services d'assurance qualité et techniques ne parviennent pas à établir les résultats du traitement, l'entreprise doit accepter ou retourner le sable au fournisseur.

 

4. On constate que le sable enrobé qualifié est fracturé et déformé lors de la fabrication du noyau.

On pense généralement que la rupture et la déformation du noyau en sable lors de sa fabrication sont dues à la faible résistance du sable laminé. En réalité, la rupture et la déformation du noyau en sable interviennent dans de nombreux processus de production. Il est donc nécessaire d'en rechercher la cause réelle afin de résoudre complètement le problème. Les causes spécifiques sont énumérées ci-dessous :

 

(1) La température et le temps de maintien du moule pendant la fabrication du noyau sont liés à la conformité de l'épaisseur de la croûte de sable durci aux exigences du procédé. Les paramètres de procédé spécifiés doivent avoir une plage de réglage, qui dépend des compétences de l'opérateur. La limite supérieure de la température du moule peut correspondre à la limite inférieure du temps de maintien dans le moule, et la limite inférieure du temps de maintien dans le moule peut correspondre à la limite supérieure. Les opérateurs doivent être constamment formés pour améliorer leurs compétences opérationnelles.

 

(2) Lors de la fabrication du noyau, il y aura de la résine phénolique et des particules de sable collées sur le moule, qui doivent être nettoyées à temps et pulvérisées avec un agent de démoulage, sinon elles s'accumuleront de plus en plus et lorsque le moule sera ouvert, le noyau sera arraché ou déformé.

 

(3) La barre supérieure du ressort du moule statique du moule à noyau chaud peut provoquer la rupture ou la déformation du noyau en raison d'une perte d'élasticité lors d'un fonctionnement prolongé à haute température. Le ressort doit être remplacé à temps.

 

(4) Les moules mobiles et statiques ne sont pas parallèles ou alignés. Lorsque le moule est fermé sous la pression du cylindre, l'extrémité avant de la goupille de positionnement est inclinée. Le moule reste bien fermé. Cependant, à l'ouverture, les moules mobiles et statiques retrouvent leur état initial de fracture ou de déformation du noyau de sable. Dans ce cas, le sable s'échappe lors de l'injection, ce qui augmente la taille du noyau de sable. La solution consiste à ajuster le parallélisme et la coaxialité du moule au fur et à mesure.

 

(5) Dans la machine à noyau de coque sur la production de noyau de sable creux, à partir du noyau de sable du sable enrobé non encore durci qui doit être réutilisé, doit être tamisé et le sable enrobé non utilisé selon le rapport de 3:7 mélangé à l'utilisation du noyau, afin de garantir la qualité de surface du noyau de sable du noyau de coque et la résistance du noyau de sable.