La composition du sable de moulage pour la coulée du bronze. Moulage de précision à la cire perdue à la maison : technologie, avantages et inconvénients
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fabrication de moules
Matières à mouler et mélanges
Former des matériaux. Les matériaux de moulage utilisés pour la fabrication de moules et de noyaux sont répartis dans les groupes suivants : sables, liants, antiadhésifs, hautement réfractaires, spéciaux et auxiliaires.
Cesks (quartz, argile) se sont formés à la suite de la destruction de roches (granit, basolite, etc.) ; ils sont constitués de grains de quartz minéral (Si02) d'une taille de 0,06 à 1,6 mm avec un mélange d'argile et d'autres minéraux (oxydes de fer, feldspaths). Le quartz a une dureté et une réfractarité élevées (point de fusion 1713 °C).
Les sables quartzeux contiennent jusqu'à 2 % d'argile et une petite quantité d'impuretés, les sables argileux contiennent jusqu'à 50 % d'argile. Selon la teneur en argile, les sables argileux sont divisés en maigres (2-10%), gras (10-20%), gras (20-30%) et très gras (30-50% argile).
Liants : terre à mouler, verre soluble, vinasse au sulfite, liants divers, silicate d'éthyle, bakélite pulvérisée, etc.
L'argile à mouler a une résistance élevée au feu (point de fusion 1750-1787 ° C) et se compose de très petites particules minérales (0,001 mm), qui forment des solutions collantes lorsqu'elles interagissent avec l'eau.
Verre liquide, vinasse au sulfite, liants sont introduits dans les mélanges, peintures antiadhésives et autres composés pour leur donner de la solidité.
Matériaux antiadhésifs (graphite, quartz pulvérisé, talc, charbon, etc.), ainsi que les peintures de fonderie préparées à partir de ceux-ci, des pâtes à frotter sont appliquées à la surface des moules et des noyaux afin d'empêcher les matériaux de moulage de brûler à la surface de moulages. Le graphite et le quartz pulvérisé sont utilisés sous forme de poudre et dans la préparation de peintures et de frottements. Le charbon est ajouté à la composition des sables de moulage.
Les matériaux hautement réfractaires (chamotte, minerai de fer chromé, zircon, magnésite, amiante, etc.) sont utilisés dans la fabrication de moules et de noyaux de fonderie pour les pièces moulées de très grande taille et massives en aciers alliés (inox, réfractaires, etc.), comme ainsi que des moules réutilisables.
Matériaux spéciaux - grenaille de fonte, soude caustique, formol, sciure de bois, tourbe, etc. La grenaille de fonte est utilisée dans la fabrication de pièces moulées par une méthode de coulée spéciale comme charge. La sciure de bois, la tourbe, etc. sont introduites dans les mélanges pour augmenter la perméabilité aux gaz et la conformité des moules et des tiges séchés.
Matériaux auxiliaires - poudres de modèle, liquides de séparation, colle, etc. Les poudres de modélisation et les liquides de séparation sont utilisés dans la fabrication de moules et de noyaux de sorte que lors du retrait du modèle du moule, ainsi que du noyau de la boîte à noyaux, ne pas endommager leur superficie. La colle est utilisée dans l'assemblage des tiges et des moules pour coller les moitiés.
Les principales propriétés des matériaux de moulage : conductivité thermique, capacité calorifique, perméabilité aux gaz, résistance, fluidité, etc.
mélanges de moulage. Une grande variété de sables de moulage sont actuellement utilisés dans les fonderies. Le choix de la composition des mélanges est déterminé par la nature (poids, dimensions, forme, type d'alliage) des pièces moulées produites, ainsi que le type de moules utilisés (cru, sec, séché en surface, durcissant chimiquement).
Selon le but, les mélanges sont divisés en revêtement, remplissage et simple.
Le mélange de revêtement est de la plus haute qualité et est utilisé pour recouvrir la surface de travail du moule en contact direct avec le métal en fusion. L'épaisseur de la couche de mélange de parement dépend du type et de la nature de la coulée (15-50 mm).
Le mélange de remplissage est versé sur le revêtement, a moins de résistance et de perméabilité aux gaz et est moins cher. Le mélange de remplissage est préparé en traitant le sable de moulage utilisé avec l'ajout (3-5%) de matériaux frais (sable et argile).
Un seul mélange constitue tout le volume du moule et est utilisé dans le moulage mécanique, sur des machines automatiques dans les conditions de production en série de pièces moulées petites et à parois minces. Il se distingue du mélange de charges par une teneur élevée en matières fraîches et de meilleures propriétés physiques et mécaniques.
Mélanges de base. La composition et les propriétés des mélanges de noyaux sont principalement déterminées par la classe de noyaux produits.
Les noyaux responsables de la première classe sont fabriqués à partir de mélanges de noyaux entièrement constitués de sable de quartz avec l'ajout de liants. Les grosses tiges sont fabriquées à partir de mélanges de base moins chers, elles comprennent très souvent un mélange usagé (20-35%), et le liant est de l'argile à mouler, de la vinasse au sulfite et de la sciure de bois comme additif organique.
Les mélanges de base doivent avoir les mêmes propriétés que les mélanges de moulage. Mais étant donné que la majeure partie de la tige (à l'exception des panneaux) est exposée à une température et à une pression élevées du métal versé dans le moule, elles sont fabriquées avec une résistance, une perméabilité aux gaz, une ductilité et une résistance au feu plus élevées.
La composition des mélanges à noyau comprend le plus souvent du sable de quartz pur de 70 à 100%, de l'argile réfractaire ou de la bentonite et divers types de liants. De tels mélanges ont une perméabilité aux gaz élevée jusqu'à 120, une résistance jusqu'à 0,55 à l'état brut et jusqu'à 12 kg/cm2 à l'état sec. Ces dernières années, les mélanges liquides auto-durcissants avec de bonnes propriétés technologiques ont été largement utilisés pour la fabrication de tiges.
Régénération des mélanges usés. Les mélanges de déchets qui s'accumulent dans le département d'ébarbage et de nettoyage (provenant de l'éjection des noyaux, des machines de nettoyage), les déversements collectés sur le sol des départements de moulage et de noyautage, les chambres de séchage, etc. sont soumis à une régénération. Un tel mélange contient beaucoup de poussière , des cendres de sciure et de charbon brûlés, des morceaux de tiges et de moules, diverses inclusions métalliques et non métalliques, ainsi que jusqu'à 60 à 80% de grains de sable pouvant être réutilisés. Pour extraire les grains de sable de ce mélange, celui-ci est soumis à des traitements : pétrissage des mottes, séparation magnétique, tamisage et dépoussiérage.
L'obtention de pièces moulées de haute qualité dépend en grande partie de la qualité des matériaux de moulage et des mélanges à partir desquels les moules et les noyaux sont fabriqués.
Les matériaux de moulage sont divisés en principaux - sables, argiles et auxiliaires, qui comprennent les liants utilisés pour la préparation des mélanges de base, les matériaux antiadhésifs (charbon, graphite, peintures, minerai de fer chromé, zircon, etc.), ainsi que comme colle, mastics, poudres, etc.
sables de fonderie
Les sables de moulage sont fournis à l'état naturel et enrichi. Selon GOST 2138-74, les sables, en fonction de la teneur en composant argileux (les soi-disant grains d'un diamètre inférieur à 0,022 mm), en silice et en impuretés nocives, sont divisés en classes et en fonction de la taille du grains de la fraction principale - en groupes.
Pour déterminer le groupe de sable, il doit être tamisé à travers un ensemble standard de tamis et déterminer sur quels trois tamis adjacents la plus grande quantité de résidus (en unités de masse), appelée fraction principale, est restée. Sachant sur quels tamis se trouve la fraction principale de sable, on peut l'attribuer au groupe, qui est déterminé par le nombre moyen de tamis.
pâtes à modeler
Les argiles à mouler utilisées dans les fonderies comme liants minéraux dans les sables de moulage et de noyau sont classées en fonction de leur composition minéralogique, de leur résistance à la traction à l'état humide et sec, de leur teneur en impuretés nocives et de certaines autres propriétés.
Selon la composition minéralogique, les argiles à mouler sont divisées en types, en fonction de la résistance à la compression à l'état humide - en groupes, à l'état sec - en sous-groupes. En fonction de la teneur en impuretés nocives, les argiles à mouler sont divisées en groupes.
La principale différence entre les argiles à mouler est qu'elles ont des réseaux cristallins différents, et donc des films d'eau d'épaisseurs différentes peuvent se former à la surface. La plus petite quantité d'eau peut être retenue à la surface des grains de kaolinite et la plus grande - à la surface des grains de montmorillonite. Il en résulte que les argiles montmorillonite (bentonite) doivent être utilisées lors du moulage sur une base humide. L'utilisation de ces argiles permet de réduire d'un facteur 2 à 3 la teneur en additif d'argile dans les mélanges, d'augmenter leur perméabilité aux gaz, de remplacer dans certains cas le moulage à sec par un moulage humide, d'améliorer la surface des pièces moulées, etc. type d'argile peut être utilisé dans le moulage à sec.
Lors de la préparation des sables de moulage et de noyau, tous les composants, à l'exception de l'eau et des liants liquides, sont chargés dans des mélangeurs sous forme broyée ou en vrac. Étant donné que le processus d'obtention de la poudre d'argile est associé à une émission de poussière abondante, dans la fabrication de pièces moulées en fonte brute, des suspensions d'argile ou d'argile-charbon sont utilisées à la place.
3. Matériaux de liaison
Les mélanges de noyaux dans lesquels l'argile à mouler est un liant, en règle générale, ne fournissent pas de qualités de noyaux telles que la résistance, la perméabilité aux gaz, le knock-out. En conséquence, l'argile doit être remplacée par des matériaux qui ont une capacité de liaison élevée et confèrent aux tiges une résistance importante tout en conservant une bonne perméabilité au gaz et une bonne perméabilité aux gaz.
Les liants sont divisés en organiques et inorganiques et en trois classes :
A - organique non aqueux, B - eau organique et C - eau inorganique.
La classe A combine des liants qui ont une capacité de liaison et ne nécessitent pas l'ajout d'eau. Ils ne se dissolvent pas dans l'eau, ne s'y mélangent pas et ne sont pas mouillés par elle (huiles, huiles siccatives, brais, bitumes, colophanes). La classe B comprend les liants qui se dissolvent dans l'eau, après quoi ils acquièrent la capacité de lier le sable (dextrine, vinasse et purée de sulfite-alcool). La classe B comprend tous les liants inorganiques (argile à mouler, ciment, verre liquide) qui, comme les liants de la classe B, n'agissent qu'après addition d'eau.
Pour faciliter l'utilisation, les classeurs de chaque classe sont divisés en trois groupes. Chacun des trois groupes comprend des liants ayant approximativement les mêmes propriétés physiques, mécaniques et technologiques. Le principal signe d'attribution d'un liant à l'un ou l'autre groupe est la résistance (résistance à la traction, en kgf/cm2, d'une éprouvette à l'état sec) pour 1 % du liant introduit dans le mélange.
Les liants sont évalués selon un échantillon technologique dans des conditions de laboratoire. Des échantillons sont fabriqués à partir du mélange obtenu avec un liant pour tester la résistance à la compression humide et la résistance à la traction sèche, ainsi que la perméabilité aux gaz. Le séchage des échantillons est réalisé conformément aux spécifications de ce liant.
Dans la plupart des cas, les liants sont des sous-produits issus de la transformation du pétrole, du schiste bitumineux, du bois, de l'huile de coton, etc.
4. Antiadhésif et autres matériaux auxiliaires
En raison de l'interaction chimique et mécanique d'un moule ou d'une tige avec un alliage liquide, d'une réfractarité insuffisante et d'une porosité accrue des mélanges, ainsi que de températures de coulée élevées, des brûlures se forment sur les pièces moulées. Pour le combattre, des matériaux antiadhésifs spéciaux sont utilisés.
Charbon. Lors du moulage à l'état brut, des additifs de charbon sont introduits dans le mélange à l'état broyé de la composition suivante, en%: substances volatiles - pas moins de 30, soufre - pas plus de 2 et cendres - pas plus de 11, humidité - pas plus de 12. Le charbon peut être remplacé par l'ardoise estonienne sous forme de poudre.
Lorsque le moule est chauffé avec un alliage liquide, des particules de poussière de charbon ou de schiste émettent des substances volatiles et brûlent avec formation de monoxyde de carbone, tandis qu'une couche de gaz se forme entre l'alliage et le moule, ce qui élimine la possibilité de mouiller les grains de sable avec l'alliage et la formation de brûlures.
Quartz pulvérisé. Il existe deux types de ce matériau : naturel et artificiel. La plus grande application est le quartz artificiel pulvérisé, qui est obtenu en broyant du sable de quartz.
Le quartz pulvérisé est utilisé dans la production de pièces moulées en acier comme additif dans les mélanges de parement. Cela réduit la porosité de la couche de travail du moule ou du noyau, ce qui réduit le collage mécanique.
Lorsque du quartz en poudre est introduit dans la composition de la peinture pour revêtir le moule et le noyau, une couche hautement réfractaire se forme sur les surfaces, ce qui les protège de l'influence de la température élevée de l'alliage coulé.
Zircon. Lors de l'enrichissement des minerais de titane-zircon, un matériau appelé zircon est obtenu. L'industrie produit du concentré de zircon pour la préparation des sables de moulage et de noyautage et de la poudre de zircon pour les peintures.
Le zircon est un matériau hautement réfractaire (son point de fusion est de 2190 °C), il n'entre pas dans une combinaison chimique avec le fer et les éléments d'alliage et est un bon matériau antiadhésif.
Fer chromé. Le produit de broyage du minerai de chromite - minerai de fer au chrome se caractérise par une réfractaire élevée.Son point de fusion est d'environ 1850 ° C.Le manque d'affinité pour les oxydes de fer et la constance du volume lorsqu'il est chauffé fournissent des pièces moulées de haute qualité.
Appliquer des mélanges de moulage de parement et de noyau de la composition suivante, en : minerai de fer chromé (passé à travers un tamis à alvéoles de 1,5 × 1,5 mm) -100 et plus de 100 barde sulfite-alcool - 2-3.
Propriétés physiques et mécaniques du mélange : résistance à la compression à l'état brut - 0,5-0,7 kgf/mm2 ; humidité - 5-6%.
L'épaisseur de la couche de parement doit être de 10 à 30 mm et la sous-couche de mélange sable-argile - de 40 à 60 mm. Le reste du flacon est rempli du mélange de charge habituel et du mélange de tiges et de sciure de bois.
Graphite. Le graphite, largement utilisé dans les fonderies de fonte, est un matériau hautement réfractaire. Il existe du graphite cristallin - sous forme de paillettes argentées et cryptocristallin (amorphe) - sous forme de poudre noire.
Sprays et peintures. Lors du moulage sur une surface humide, les moules sont recouverts de diverses poudres (graphite argenté, ardoise, ciment, etc.). Pour améliorer la résistance superficielle du moule, en complément du dépoussiérage, on pulvérise les surfaces avec de la vinasse au sulfite-alcool (densité 1,1) ou de la mélasse (densité 1,28).
Les peintures et les frottements sont utilisés pour couvrir les moules et les tiges sèches. Ils comprennent des matériaux anti-adhérents (graphite amorphe, poudre de quartz, talc, coke broyé…) et des liants (argile bentonite, sulfite barde, mélasse…) dans lesquels on introduit du formol pour protéger les peintures de la fermentation.
Pâtes à friction, mastic et colle. Les pâtes à frotter sont utilisées dans les cas où les cavités formées par les tiges ne sont pas soumises ultérieurement à un traitement mécanique et nécessitent une précision dimensionnelle et une propreté de surface élevées. Pour les tiges particulièrement critiques pour les pièces moulées en fonte, des pâtes de la composition suivante sont utilisées: argent graphite - 1 partie; graphite amorphe - 1 partie; barde au sulfite-alcool - jusqu'à l'obtention d'une pâte homogène sous forme de crème sure épaisse.
Les adhésifs pour tiges sont utilisés pour coller et réparer les tiges. La colle au sulfite se compose de 5 parties de vinasse au sulfite-alcool, 5 parties d'argile à mouler et 2 parties d'eau. La colle est appliquée en une couche uniforme sur les surfaces des moitiés des tiges à coller.
Lors de l'appariement de tiges de grande et moyenne taille, les coutures sont scellées avec des mastics spéciaux, qui comprennent, en%:
sable de quartz fin - 60, graphite noir - 25 et pâte à modeler - 15.
5. Propriétés de base des matériaux de moulage et des mélanges
Les matériaux de moulage et les mélanges à partir desquels les moules et les noyaux sont fabriqués doivent avoir certaines propriétés qui garantissent la production de moules, de noyaux et de pièces moulées de haute qualité.
L'humidité affecte toutes les propriétés des sables et principalement sur la perméabilité aux gaz, la résistance et la fluidité. Une humidité réduite augmente l'effritement du mélange et rend le moulage difficile, et une humidité accrue réduit la résistance à l'humidité, augmente l'adhérence du mélange au modèle et réduit la perméabilité aux gaz, entraînant le risque de formation d'ébullition de coulée.
La perméabilité aux gaz est une propriété très importante des matériaux de moulage et des mélanges. La faible perméabilité aux gaz des mélanges peut être à l'origine de la formation de poches de gaz dans les pièces moulées. La perméabilité aux gaz dépend de la forme des grains, de l'homogénéité des composants des grains du mélange, de la teneur en substances argileuses et d'un certain nombre d'autres raisons. Pour augmenter la perméabilité au gaz du sable fin, il doit être mélangé avec 50 à 60% de sable grossier.
Force. Une résistance insuffisante des sables de moulage entraîne une déformation des moules et des noyaux, une distorsion des pièces moulées, provoque des lacunes et des effondrements. La résistance dépend de la teneur en humidité du mélange, de la quantité de composant argileux, de la granulométrie du sable et du degré de compactage. Elle est régulée par le dosage de l'argile.
La résistance à sec des sables de moulage augmente avec l'augmentation de la teneur en argile et en humidité. Une résistance plus élevée peut être obtenue en utilisant des matériaux de liaison spéciaux.
La résistance des mélanges de base dépend du type et de la quantité de liant utilisé et doit se situer dans certaines limites.
La dureté caractérise le degré et l'uniformité de compactage des sables de moulage. La surconsolidation, ainsi qu'un compactage insuffisant du mélange, provoquent des défauts de coulée : interstices, ébullition, puits de gaz et de terre, brûlures, etc.
La détermination de ces propriétés et d'autres des matériaux de moulage et des mélanges est effectuée dans les laboratoires de l'atelier.
6. Sables
En fonderie, les mélanges sable-argile sont les plus utilisés, qui sont classés selon la méthode de moulage et le type d'alliage versé dans les moules.
Les mélanges sont divisés en revêtement et remplissage uniformes. Un mélange unique est appelé un mélange utilisé pour remplir tout le moule (principalement dans le moulage à la machine). Les mélanges de revêtement ne font que la partie du moule qui est en contact avec l'alliage liquide. Le mélange de charge est appliqué sur la couche de parement et le reste du moule en est rempli.
Selon l'état du moule avant le coulage, les mélanges pour le moulage sont distingués pour le moulage humide et sec. Selon le type d'alliage coulé dans les moules, on distingue les sables de moulage pour fonte de fer, d'acier et non ferreux.
La composition du mélange pour la fonte dépend de la masse de la pièce moulée, de l'épaisseur de la paroi et de la technologie de fabrication du moule.
Pour les pièces moulées en acier, les sables de moulage doivent avoir une réfractarité et une perméabilité aux gaz plus élevées que les sables pour les pièces moulées en fer.
Pour les moules de coulée non ferreux, des mélanges avec une réfractarité nettement inférieure à celle des mélanges de coulée de fer et d'acier peuvent être utilisés.
Pour améliorer la propreté de surface des pièces moulées en alliages à base de cuivre, des sables argileux de classe P sont introduits dans la composition du sable de moulage. Il peut être remplacé par de l'acide borique ou de l'acide sulfurique.
7. Mélanges plastiques et liquides à durcissement rapide, chimiquement et auto-durcissants
Parallèlement aux sables sablo-argileux habituels, les sables de moulage aux propriétés spéciales développés dans notre pays se sont répandus.
Mélanges à prise rapide.
Le matériau de liaison qu'ils contiennent est également du verre liquide. Cependant, le processus de durcissement s'effectue non pas par purge au dioxyde de carbone, mais sous l'action d'un mélange additif durcisseur - laitier de production de ferrochrome. La capacité de survie du mélange plastique est généralement de 20 à 25 minutes. Il est donc préparé en deux étapes: le mélange principal de verre liquide est produit dans le service de préparation du mélange et l'introduction de scories dans celui-ci, tamisée à travers un tamis de 0,5 mm cellules, s'effectue directement à la section de moulage sous agitation dans un mélangeur à vis.
Le mélange de parement est appliqué sur le modèle avec une couche de 50 mm ou plus, en fonction des dimensions et de l'épaisseur de paroi du moulage. Le reste du flacon est rempli de mélange recyclé. Le temps d'exposition pour les grands moules est d'au moins 1 heure Après avoir retiré le modèle, le moule est peint avec une peinture réfractaire auto-séchante ou une peinture à base d'eau ordinaire. Dans ce dernier cas, le séchage en surface est utilisé.
Les mélanges liquides auto-durcissants (ZHS) diffèrent des mélanges plastiques en ce que des tensioactifs sont introduits dans leur composition, qui, lorsque le mélange est mélangé, forment de la mousse aux joints de grains. Les bulles de cette mousse réduisent les forces de frottement entre les grains de sable, ce qui rend le mélange fluide (fluidité). En tant que tensioactif, le détergent raffiné soviétique (DS-RAS) est le plus souvent utilisé.
Le ZhSS est utilisé dans la fabrication de gros moulages et de noyaux et, contrairement à tous les mélanges, ils sont «versés» dans des flacons et des boîtes à noyaux. Le temps d'écoulement du mélange est généralement de 9 à 10 minutes, pendant lesquelles il doit être utilisé. L'installation pour la préparation du JSS est placée directement sur les profilés de moulage ou de noyau. Productivité de l'usine - jusqu'à 30 t/h.
8. Mélanges de base
9. Technologie pour la préparation des sables à noyau de moulage
Le processus technologique de préparation des sables de moulage et de noyau comprend trois étapes : la préparation des matériaux frais, la préparation des sables usés et la production de sables.
La préparation des matières fraîches consiste en leur séchage, concassage et criblage.
Le séchage du sable et de l'argile s'effectue dans des séchoirs à tambour d'une capacité de 3,2 à 29,2 t/h pour le sable et de 0,9 à 8 t/h pour l'argile, ainsi que dans des installations de séchage et de refroidissement du sable en lit fluidisé d'une capacité de 3 à 10 t/h
Pour le concassage et le broyage de mottes de sable et d'argile sèche, on utilise du charbon, des mottes de mélange de déchets, des tiges sèches défectueuses, des canaux de broyage, des concasseurs à rouleaux, des broyeurs à boulets pour le broyage humide du charbon.
Le criblage des matières à mouler avant utilisation est réalisé dans des dragues mobiles, ainsi que dans des tamis vibrants et polygonaux d'une capacité de 5 à 125 t/h et à travers des tamis plats d'une capacité de 50 t/h.
La préparation du mélange usé consiste en sa séparation magnétique pour l'extraction des inclusions métalliques. Les mélanges utilisés dans le sablage sont soumis à une double séparation.
Préparation des mélanges. Le processus technologique de préparation des sables de moulage consiste à doser les composants secs et à les charger dans des canaux dans l'ordre suivant : sable recyclé + sable + argile en poudre ou sous forme d'émulsion - charbon (pour les pièces moulées en fonte moulées en humide) ou sciure de bois (pour moulage à sec) ; après mélange préliminaire, des composants liquides sont ajoutés.
Pour mélanger les composants, des coureurs discontinus avec des rouleaux à rotation verticale ou des rouleaux centrifuges avec des rouleaux à rotation horizontale sont utilisés.
Dans les fonderies de production en série et en série, des départements de mélange centraux sont en cours de création, équipés d'équipements modernes performants et d'un vaste système de transport. Dans certains d'entre eux, la gestion de toutes les opérations de préparation des mélanges est largement mécanisée et automatisée.
10. Régénération des sables usés de moulage et de noyau
L'introduction généralisée dans la fonderie de mélanges spéciaux préparés à partir de sables de quartz frais, ainsi que l'augmentation annuelle de la production de pièces moulées, entraîne une augmentation systématique de la consommation de sables de quartz, dont les ressources naturelles ne sont pas illimitées. Afin de réduire la consommation, ils doivent être partiellement remplacés par des sables régénérés (restaurés) issus des mélanges de déchets actuellement en décharge.
Riz. 1. Installation de régénération des mélanges de déchets.
L'expérience de cinq ans de l'installation a montré que le régénéré obtenu est un substitut à part entière du sable de quartz frais et peut être utilisé pour préparer des sables de moulage et de noyau.
Considérez les trois plus célèbres d'entre eux:
- Coulée selon des modèles dans des moules en terre.
- Moulage de précision.
- Moulage sur modèles brûlés.
Outils de moulage et montages pour le moulage de moules
Outils de formage (outils servant à remplir le moule et à en retirer le modèle ou gabarit) : spatule, tamis, pilon, règle, lisseur spécial, aiguille de ventilation, maillet, truelle, spatule, pinceaux.
Outils de finition de forme : truelles, lancettes de finition et inciseur.
Outillage pour fonderie
Flacon - un cadre (une boîte sans fond) avec de la terre à mouler pour couler le métal; en bois ou en métal.
Riz. 2. Outil de formage : 1 - aiguille de ventilation ; 2 - pilon de moulage; 3 - barre droite
Riz. 3. Lancette
Planche sous-modèle - une plaque en bois ou en métal avec une surface lisse.
Moule en caoutchouc - un appareil en caoutchouc, deux plaques d'acier poli et un vulcanisateur (dans un atelier privé, une automobile, 12 V via un transformateur, convient tout à fait).
Seringue de presse - seringue faite maison pour remplir sous pression la composition du modèle dans le moule.
Centrifugeuse manuelle - un dispositif de coulée centrifuge dans un atelier individuel; à l'aide d'un tel dispositif, le métal liquide remplit le moule sous pression.
Matériaux de moulage Terre à mouler - mélange humide d'argile (jusqu'à 25% de teneur) et de sable.
- Graphite.
- Gypse.
- Pierre ponce.
- Quartz.
- Glucose (en tant que modérateur).
- Alcalis (comme séparateur).
- Calcaire (ardoise).
- Kaolin.
Matériel pour faire des maquettes
1. Pâte à modeler, plâtre, plastique, bois. 2. Cire, paraffine, stéarine ; gélatine technique, colle à bois. 3. Polystyrène (polystyrène) - plastique cellulaire.Coulée de modèle dans des moules en terre
C'est le moyen le plus simple d'obtenir des moulages. En bref, la technologie est la suivante : selon le gabarit (modèle) souhaité, un moule est fabriqué à partir de terre à mouler pour couler le métal en fusion. Un moule réalisé selon un modèle ou un autre est jetable : lorsque le moulage est retiré, il est détruit, car il est créé à partir d'un mélange de sable et d'argile (25 % de mélange d'argile, 75 % de sable). Mais le mélange lui-même pour obtenir un moule peut être utilisé à plusieurs reprises, en ne mettant à jour que la couche de revêtement interne. Le gabarit peut être fait de n'importe quel matériau - pâte à modeler, gypse (les matériaux les plus acceptables et les plus pratiques), bois, plastique, métal. La pièce elle-même peut servir de modèle ; si vous avez besoin de faire la même chose (restaurer son aspect d'origine), alors la pâte à modeler accumule les parties manquantes sur la partie restaurée ou restaurée selon l'échantillon initial.
Si, pour une raison quelconque, il est impossible d'utiliser une copie en pâte à modeler de l'original comme modèle, il existe toujours une issue: vous pouvez faire un moulage en plâtre à partir de l'original (bien qu'il s'agisse d'une méthode plus longue et fastidieuse).
Le processus d'obtention d'un modèle en plâtre du produit est le suivant : l'original est placé face vers le haut sur une dalle plate dans un cadre en bois ou autre matériau, tandis que les côtés du cadre doivent être plus hauts que le produit copié et enduits de mousse de savon de l'intérieur.
Le gypse est dissous dans une quantité abondante d'eau à l'état d'une masse crémeuse liquide. À un rythme rapide, l'original est soigneusement recouvert d'une couche de gypse liquide, appliquée avec un pinceau large, puis le cadre est rempli de mortier de gypse à ras bord. Vous pouvez accélérer ou ralentir la prise du gypse: dans le premier cas, vous devez ajouter une solution de chlorure de sodium à 4%, dans le second - une solution d'acide acétique à 1%. Ensuite, le moule en plâtre (coulé) est séché à une température ne dépassant pas 50 "C, traité en contre-relief, le relief est augmenté si nécessaire, les saillies sont lissées, les coquilles sont scellées. Avant la production directe du modèle , le plâtre est recouvert d'une solution à 3% de lessive, et encore plus simplement - avec de la mousse de savon bien fouettée, qui créera une couche de séparation, et versera du plâtre liquide.Ainsi, le gabarit est prêt et vous pouvez commencer à le mouler .
Le processus de formation d'un gabarit et d'obtention d'un moulage fini
Le flacon est placé sur un faux tableau, sur lequel un modèle ou un original est également placé. La planche est saupoudrée de graphite afin que le mélange de parement ne colle pas, qui est versé à travers un tamis pour recouvrir complètement le modèle. Le ballon est bien rempli jusqu'au bord, en étendant la terre en couches et en la compactant avec un pilon, et l'excès de terre est lissé avec une barre spéciale ou même une planche, en passant le long des bords du ballon et en le retournant; un deuxième flacon est placé sur le dessus, dans lequel sont moulés des barres coniques - modèles de carotte et de carotte. Ensuite, après avoir retiré le ballon supérieur, les barres sont retirées et le gabarit est retiré du ballon inférieur, après quoi des canaux de connexion étroits sont coupés de la cavité du gabarit aux trous laissés par les modèles de la carotte et de l'amont. Les flacons sont combinés dans la même position et le métal liquide est versé à travers la carotte, qui s'écoule dans la cavité du moule, et l'air est déplacé du moule par un autre canal dirigé vers l'amont, le moule est uniformément et complètement rempli de métal. Le casting cible a été reçu.
Riz. 4. Technologie pour obtenir un moulage de la manière la plus simple : 1 - modèle ; 2 - plaque sous-modèle; 3 - flacon; 4 - extrusion ; 5 carottes
Technologie de moulage de précision
Le procédé de moulage à la cire perdue repose sur l'utilisation de matériaux fusibles : le modèle de coulée et son système d'injection sont en cire, en paraffine ou en stéarine. Chacun de ces matériaux fusibles est coulé à chaud dans un moule, et après durcissement, un modèle en cire est obtenu et enduit d'une composition spéciale. Après séchage, une coque réfractaire est formée sur le modèle - un moule en céramique, à partir duquel la composition du modèle est fondue et un moule de coulée à paroi mince est obtenu, qui, après calcination, est coulé avec du métal en fusion.
Pour obtenir plusieurs modèles identiques en cire, on utilise une forme élastique, utilisant de la colle à bois ou de la gélatine technique pour sa fabrication. Le deuxième matériau est plus préférable à la fois en termes de qualité et de temps de préparation. Si la gélatine gonfle en une demi-heure (150 g de gélatine pour 15 mg d'eau sous agitation régulière), la colle à bois est trempée dans l'eau pendant une journée. La gélatine gonfle après un ajout d'eau, mais lorsqu'elle est chauffée, elle retrouve son ancien volume. La masse de gélatine est bouillie jusqu'à ce qu'elle soit homogène, ressemblant à de la crème sure épaisse, 708 ml d'eau chaude avec un plastifiant (3-4 g de glycérine) sont ajoutés et bien mélangés. Afin de protéger la masse résultante des moisissures pendant le stockage, un demi-gramme d'antiseptique - formol ou phénol - y est versé. Après cela, la masse est refroidie à 50 ° C et l'échantillon y est versé. Pour que la forme élastique ne se déforme pas après la solidification, elle est en outre renforcée avec du plâtre à l'arrière. Lors du moulage d'un modèle en plâtre sous forme de colle, il est dégraissé par essuyage avec du talc et tanné deux fois avec une solution à 20% d'alun d'aluminium.
Afin de reproduire des modèles en cire pour couler des pièces identiques, par exemple des ornements moulés pour une clôture de manoir, un moule en caoutchouc est fabriqué.
Les moules sont divisés en fractionnement et fractionnement. Les détachables sont équipées de roulements à billes, qui servent de verrous-retenues des parties du moule, et elles sont placées sur le fond du moule en caoutchouc afin qu'elles ne gênent pas l'extraction du modèle en cire.
Dans un moule fendu, il n'y a pas besoin de roulement à billes. Des feuilles de caoutchouc brut sont découpées à la taille de plaques de serrage métalliques, lavées à l'essence et pliées en piles, qui sont superposées en fonction de la taille du modèle. Le moule lui-même se compose de deux moitiés, entre lesquelles un modèle en métal est placé, le caoutchouc autour duquel est frotté avec de la poudre de talc. Après cela, le sac est placé sur une plaque de serrage talquée, recouverte d'une deuxième plaque et serrée dans la pince du vulcanisateur pendant 40 à 50 minutes à une température de 140 à 150 ºC. Après vulcanisation, l'emballage libéré, ainsi que les plaques, est refroidi sous eau. S'il n'y avait pas de carotte sur l'échantillon, il est alors découpé directement dans le moule.
Riz. 5. Fabrication d'un moule en caoutchouc : 1 - vulcanisateur ; 2 - plaques d'acier; 3 - caoutchouc brut; 4 serrures (billes d'acier); 5 - échantillon
Un moule en caoutchouc est très pratique pour fabriquer un grand nombre de pièces identiques - maillons de chaîne, bracelets, éléments d'ornements détachables et autres objets décoratifs, car de nombreux modèles en cire sont nécessaires pour les couler.
Il existe des compositions fusibles et réfractaires pour créer des modèles. Les premiers sont plus souples, ils sont fabriqués à base de paraffine et de stéarine (voir tableau 1).
Tableau 1. Compositions pour créer des modèles
| numéro d'ordonnance | Composants, minimum % | |||
| Paraffine | Stéarine | La cire | Refondu | |
| 1 | 50 | 50 | - | - |
| 2 | 25 | 25 | 50 | - |
| 3 | 12 | 8 | - | 80 |
| 4 | 17 | 17 | - | 66 |
La composition du modèle est pressée dans le moule sous la pression d'une seringue de presse, que le lanceur peut facilement fabriquer lui-même. Cela nécessite un morceau de tuyau, 2 raccords, un piston, un tube en aluminium.
C'est ainsi qu'il est fabriqué. D'une part, le tuyau est soudé ou brasé. Un piston est découpé en aluminium le long du trou du tuyau, qui doit être équipé d'une poignée (la tige est égale à la longueur du tuyau). Un trou est percé dans la partie encastrée du tuyau, dans lequel un raccord est soudé pour un tuyau en caoutchouc, dont l'autre extrémité est munie d'un raccord correspondant au diamètre de la carotte de moulage.
Remplie d'une composition modèle, la seringue de presse est plongée dans de l'eau bouillante jusqu'à ce que la masse fondue soit prête, qui est soigneusement mélangée et refroidie à l'état pâteux à une température de 55-60 ° C et pressée dans un moule en talc.
Riz. 6 Centrifugeuse manuelle
De plus, sous pression, du métal en fusion est introduit dans le moule.
En outre, le lanceur peut fabriquer indépendamment un autre appareil nécessaire au travail - une centrifugeuse manuelle.
Une tige d'acier d'un diamètre de 7 mm doit être passée dans un manche en bois, une boucle d'oreille doit y être fixée de manière fixe (tandis que le manche doit tourner librement sur la tige). Un cylindre en acier servira de support au ballon dont le fond ne dépasse pas 100 mm de diamètre. Un support avec un anneau au milieu est soudé au support, qui est relié à une boucle d'oreille avec un culbuteur (40 cm) en fil solide avec des anneaux fiables aux extrémités. Le flacon doit tenir librement dans le support et le dupliquer en forme - le même cylindre, mais sans fond.
Le modèle est formé de cette manière. Avec de la cire fondue, des aiguilles en acier sont fixées au modèle - des broches de carotte, qui doivent se croiser en un point, où elles sont également fixées avec de la cire. Sur la base des dimensions du modèle, le flacon est choisi si haut qu'il y a un écart d'au moins un centimètre entre son fond et le modèle, et en haut dans la masse de moulage, il serait possible de couper une coupelle de déclenchement pour la fusion métal.
La composition de la masse de moulage des recettes proposées (voir tableau.2).
Tableau 2. Compositions de composition de moulage
La masse de moulage finie est versée dans un flacon sur une feuille réfractaire (amiante). En prenant le modèle par la goupille, il est immergé dans la masse de moulage non durcie, en secouant légèrement d'un côté à l'autre pour que l'air ne pénètre pas. Une fois la masse durcie (en présence d'un modérateur - au plus tôt dans une heure), une coupelle de déclenchement est découpée dans la partie supérieure du ballon et les broches sont retirées. Les conduits d'alimentation doivent être au centre du bol.
L'opération de fusion (retrait) du modèle en cire est la suivante : le flacon est placé dans un four allumé d'une cuisinière à gaz et progressivement, afin de ne pas abîmer la forme, la température est portée à 350°C pendant environ deux heures ; puis le ballon est sorti et placé alternativement avec l'un ou l'autre côté sur le brûleur, après avoir placé au préalable des carreaux d'amiante, et la cire est finalement fondue.
Recevoir un casting
Dès que les côtés du flacon sont chauffés au rouge, il est placé dans une centrifugeuse manuelle et le bol de déclenchement est chargé de métal avec l'ajout d'un fondant approprié et fondu sur une flamme de brûleur. Après la fusion complète, la centrifugeuse est mise en rotation, à la suite de quoi le métal liquide se précipite dans la cavité du moule, la remplit et se cristallise en environ 20 tours de centrifugeuse. Le processus se termine par un refroidissement à l'eau et l'élimination du moulage fini, c'est-à-dire des produits de moulage artistique.
La méthode de moulage de précision la plus avancée est considérée comme un processus dans lequel l'original est conservé et des produits creux sont obtenus, l'original servant de modèle. Technologiquement, cette méthode se compose de deux parties : d'abord, un modèle creux est fabriqué selon l'original, puis un moule de coulée est fabriqué selon ce modèle.
Le processus d'obtention de moulages sur des modèles brûlés
Pour retracer la technologie de cette méthode, considérons un exemple spécifique - la fabrication d'un vase ou d'un gobelet figuré complexe.
Lors de la coulée d'un gobelet, la partie supérieure du modèle de forme géométrique simple est en n'importe quel matériau, la partie inférieure, plus complexe, est découpée en mousse. Après cela, après avoir posé la partie supérieure du modèle sur la plaque sous-modèle, ils commencent à mouler dans le flacon. Lorsque la terre de moulage est comparée au niveau du modèle, la deuxième partie (en mousse) y est attachée et moulée jusqu'au bout. Ensuite, le flacon est retourné, un deuxième flacon est installé dessus et le moulage final est effectué, tout en réalisant un système de porte. Après le flacon, la partie supérieure du modèle est desserrée et retirée, et la partie inférieure (en mousse) est laissée moulée dans le sol.
Lors de l'utilisation de telles méthodes combinées, des pièces moulées monobloc de qualité assez élevée et de forme complexe sont obtenues. Cependant, au moment de former l'élément de modèle, ils peuvent se déplacer les uns par rapport aux autres. Pour éviter que cela ne se produise, des aiguilles à coudre ou des épingles sont insérées dans les joints du moule en plâtre et des éléments en mousse plastique, sur lesquels les éléments sont piqués. Plusieurs aiguilles peuvent être utilisées pour empêcher les rotations axiales.
Pour la fabrication d'un modèle creux, le flacon est installé sur une plaque modèle et la moitié du produit d'origine y est moulée avec de la terre - le soi-disant faux flacon est réalisé.
Riz. 7. Moulage du modèle combiné : 1 - partie en mousse du modèle ; 2 - partie en plâtre du modèle
La surface de l'original, de petite taille, est enduite de mousse de savon et recouverte d'une couche de pâte à modeler jusqu'à 1 cm d'épaisseur.Les produits plus gros sont recouverts d'une couche d'argile. Pour que l'argile ne colle pas à l'original, du papier est utilisé comme couche de séparation. Un deuxième flacon est placé au-dessus du faux flacon avec l'original sur le dessus et rempli de plâtre. Les canaux de gating sont fabriqués dans du gypse, qui atteint les couches de pâte à modeler ou d'argile. Après durcissement du gypse, les flacons sont retournés. Le faux flacon qui se trouve sur le dessus est retiré avec le sol et un nouveau est installé.
Riz. 8. Réalisation d'un modèle : 1 - flacon ; 2 - tableau modèle; 3 - sable de moulage; 4 - carotte; 5 - extrusion ; 6 - trous supplémentaires; 7 - modèle
Une couche de pâte à modeler ou d'argile est également posée sur la seconde moitié de l'original, préalablement dans un faux flacon. Après avoir lubrifié le ballon inférieur, rempli de gypse, avec de la mousse savonneuse, le ballon supérieur est coulé avec du gypse, laissant des trous de coulée. Lorsque le plâtre durcit, le flacon supérieur est retiré et la couche de pâte à modeler ou d'argile est retirée, en s'assurant qu'il ne reste rien sur l'original. Ensuite, le flacon est mis en place.
Après élimination de la couche de revêtement entre le gypse versé dans le flacon et l'original, un espace libre s'est formé correspondant à l'épaisseur de la couche de revêtement. Une solution à base de colle de menuiserie ou de gélatine technique est versée dans la cavité résultante à travers les canaux de coulée laissés dans la couche de gypse.
Les flacons sont retournés après refroidissement de la solution adhésive, la couche de séparation est retirée du deuxième flacon et remplie de solution adhésive. Ensuite, les flacons sont séparés et le produit d'origine est retiré du formulaire résultant. En raison de l'élasticité de la solution adhésive, il est possible de mouler un produit avec une forme de surface complexe (motifs, ornements, polices, etc.), ainsi que des sinus, ce qui est difficile à réaliser avec la méthode de moulage habituelle. De plus, la masse adhésive est la protection de l'original. La surface intérieure de la chemise adhésive est vernie, et après séchage, une couche de cire est appliquée au pinceau.
Le moule est assemblé et de la colophane fondue est versée dans sa cavité par un trou préalablement laissé, qui est immédiatement déversé hors du moule jusqu'à ce qu'il soit refroidi, mais une partie reste sur les parois. Cette opération est répétée jusqu'à ce que l'épaisseur de produit requise soit atteinte. Ne surchauffez pas la résine fondue, car de petits éléments de la forme adhésive peuvent fondre.
Une fois la couche de colophane durcie, les flacons sont soigneusement séparés et le modèle résultant est retiré, qui est une copie creuse à paroi mince de l'original, qui servira de modèle d'investissement.
Le moulage des produits creux commence par la fabrication du noyau. Le noyau est la partie du sable qui est remplie dans la cavité du moule. La base de la tige peut être un cadre métallique en fil de fer dont le diamètre dépend de la taille du modèle. La base du cadre est une tige plus épaisse dont l'extrémité sort du modèle. Une fois le cadre fabriqué, il est inséré dans la cavité du modèle et rempli de masse de moulage. Comme noyau, ainsi que comme masse de moulage pour les petits produits coulés à partir de métaux à bas point de fusion, vous pouvez utiliser une masse à base de gypse et de talc ou de gypse et de quartz. Lors de l'utilisation de masses à base de gypse, il convient de rappeler qu'il n'y a pratiquement pas de perméabilité aux gaz dans ces masses, par conséquent, lors du processus de moulage, il est nécessaire de faire des trous supplémentaires pour la libération des gaz formés au moment de la fusion du modèle.
Si la coulée est réalisée à partir de bronze, de laiton ou d'autres métaux à point de fusion élevé, du quartz, du sable de quartz avec l'ajout de colle de silicate de bureau sont utilisés comme masse centrale. Le sable est calciné à une température de 750-900 ° C dans un récipient en fonte, par exemple dans une poêle à frire, afin que les oxydes de fer n'y pénètrent pas. Le verre liquide dans le mélange doit être contenu à moins de 30%, le reste est du sable.
Lors de la coulée de gros produits, 1 à 2% de borax technique ou d'acide borique sont ajoutés au sable de moulage, qui, ayant leur propre point de fusion de 741 ° C et 575 ° C, respectivement, fondent au moment du recuit du moule et, enveloppant les grains de la charge, fixez la masse de moulage.
Le modèle fondu avec le noyau est moulé dans un flacon de la manière habituelle. Le modèle de colophane est fondu dans un four, augmentant progressivement la température. Le flacon est placé avec le système de gating vers le bas. La colophane fondue en sortira, il faut donc placer un récipient sous la sortie du système de porte. Dans ce cas, les parois du moule seront renforcées avec des particules de colophane fondue. Lorsque la colophane est complètement égouttée, le moule est calciné dans un four à moufle. S'il n'est pas disponible, cela peut être fait dans un four à gaz à une température de 350 ° C, car la colophane commence à carboniser à une température de 310 ° C. La suie résultant de la colophane brûlée recouvre les parois du moule, ce qui améliore la qualité de la coulée.
Il est conseillé d'utiliser un flacon à fond, de mouler le modèle avec le sable de moulage habituel et de réaliser la couche supérieure non en contact avec le modèle à partir d'un mélange de sable de quartz ou d'éclats d'argile réfractaire avec du verre liquide. Au moment de fondre le modèle, il tiendra tout le moule dans le flacon. Le métal introduit dans le moule à travers le système de porte le remplira en raison de la pression de son propre poids.
Si un modèle creux a un trou par lequel sort le renfort de la tige, après la fusion, sa tige perd son support et se dépose à l'intérieur du moule.
Pour le fixer dans la position souhaitée lors de la réalisation de gros moulages ou lors du moulage de produits qui ont des endroits invisibles (par exemple, des vases), la tige principale avec le renfort qui y est fixé est passée à travers le modèle et soutenue avec les deux extrémités sur les bords de le ballon, lui donnant une position strictement fixe .
Les trous restant après la coulée du produit et le retrait du renfort sont bouchés ou un ou plusieurs trous sont percés à la place du modèle qui se trouve en dessous et repose pour ainsi dire sur le sable de moulage. Ensuite, les bouchons sont fabriqués à partir du métal à partir duquel le produit sera coulé. La taille doit correspondre au diamètre des trous dans l'épaisseur du modèle. Des bouchons sont insérés dans le trou du modèle et moulés.
Ayant la même épaisseur que le modèle, le bouchon métallique reste dans le moule après la fusion du modèle et fixe la distance entre la tige et son bord. Après le coulage, les bouchons sont fusionnés avec le métal de base et il n'en reste aucune trace.
La section transversale des bouchons doit être telle qu'ils puissent supporter le poids du noyau et ne pas être enfoncés dans le sable. Il convient de noter que lors de la fusion du modèle, le moule est retourné, il faut donc également placer des bouchons dans sa partie supérieure. Des tiges d'acier peuvent également être utilisées comme pinces, qui sont passées à travers tout le moule (modèle et sable). Après la coulée, les tiges sont retirées, des filets sont coupés dans les trous formés et des bouchons à vis sont vissés. Parfois, les trous sont fraisés et bouchés avec des rivets faits du même métal - des goujons métalliques. Ensuite, ces endroits sont soigneusement nettoyés ou frappés.
Les originaux de produits artistiques à surface relativement plane (médaillons, bas-reliefs) sont généralement constitués de matériaux souples - pâte à modeler, argile, cire. Pour le moulage, les modèles en plâtre en sont retirés, tandis que le verso du modèle s'avère plat et ne répète pas la forme de la surface avant de l'intérieur. Une pièce moulée réalisée selon ce modèle a une masse importante, ce qui est peu pratique, car une grande quantité de métal est consommée. Pour éviter cela, la méthode de moulage sur un modèle en plâtre avec un cadre est utilisée. Dans ce cas, on obtient une coulée, dans laquelle le relief interne reprend la forme de la surface avant, et l'épaisseur de paroi correspond à l'épaisseur du cadre et est la même sur toute la surface du produit. Le moulage avec cadre est utilisé dans la fabrication de moules de coulée pour modèles en plâtre de faible hauteur et à parois inclinées.
Si le modèle en gypse a de hautes parois verticales avec une faible pente, cette méthode n'est pas souhaitable, car lors du moulage, les parois verticales sont beaucoup plus minces que celle du haut, et le métal lors de la coulée peut ne pas remplir tout le moule, mais seulement sa partie supérieure. .
Lors du moulage avec un cadre, le modèle doit être fixé sur une plaque modèle, qui peut être utilisée comme un panneau de particules avec plusieurs trous percés. À travers eux, le modèle est fixé avec des vis et des trous sont également percés dans la plaque pour fixer les broches du ballon inférieur.
Après avoir renforcé le modèle sur la dalle et installé un flacon dessus avec un cadre placé sous les bords, ils commencent à le remplir de sable de moulage, en le percutant soigneusement. L'épaisseur du cadre correspondra à l'épaisseur de paroi de la future coulée. Le flacon moulé est retourné avec la plaque sous-modèle et, en tapotant doucement sur la surface de la dalle, il est soigneusement retiré du flacon avec le cadre.
Après avoir retiré le cadre au-dessus du ballon, une saillie du sable de moulage se forme, qui doit être coupée sur toute la surface du ballon jusqu'au niveau de son bord. De cette manière, on obtient une empreinte d'une plate-forme d'une hauteur du modèle inférieure pour l'épaisseur du cadre placé sous le moufle, et correspondant à l'épaisseur de paroi de la future coulée. Ensuite, un deuxième est installé sur le flacon moulé, et le demi-moule supérieur avec un canal de coulée et un soufflage est bourré selon l'empreinte dans la partie inférieure.
Le ballon supérieur est moulé avec plus de soin et de précision, car la surface fragile du modèle en sable peut être facilement endommagée lorsque le mélange est compacté avec un pilon.
Après avoir retiré la carotte, le ballon supérieur est retiré et, si nécessaire, la forme est corrigée. Le ballon inférieur moulé avec le cadre, qui a servi de modèle pour la moitié supérieure du moule, est démoulé et, à l'aide de goupilles de fixation, est réinstallé sur la plaque sous-modèle dans la même position dans laquelle il était à l'origine. Ensuite, ils le remplissent de sable de moulage, mais sans cadre. Une fois le moulage terminé, le flacon est retourné, la tuile sous-modèle avec le modèle est retirée et les deux moitiés du moule sont assemblées. De cette façon, une cavité correspondant à l'épaisseur du cadre est obtenue.
Riz. 9. Moule de coulée d'argile : 1 - carotte ; 2 - pinces; 3 - forme; 4 - bombé
Outre les principales méthodes de coulée dans le sol et d'utilisation de modèles à cire perdue, les artisans pratiquaient autrefois la coulée dans des moules pleins pliables. Bijoux, boutons, superpositions décoratives pour armes ont été coulés de cette manière. L'argile et les roches tendres de calcaire ont servi de matériau pour les moules. Les moules en argile fabriqués à la main se composaient de 2 moitiés avec des évidements pour les fixer l'une par rapport à l'autre. La cavité du moule était fabriquée à la main ou moulée à partir d'argile brute, puis séchée et cuite.
Riz. 10. Chape en terre cuite : 1 - vis de serrage ; 2 - pince; 3 - formulaire
Pour la fabrication de telles formes, une terre de chamotte réfractaire ou une masse de creuset peut être utilisée. La charge d'argile réfractaire pour ces masses lors de la fabrication de moules doit être finement broyée. Il faut se rappeler que l'argile réfractaire, une fois séchée, rétrécit considérablement - de 7 à 14%. Le moule en argile est cuit dans un four à moufle à une température de 900°C, puis les deux moitiés du moule sont fixées ensemble avec des pinces en bande d'acier et reliées par des vis et des écrous.
Le principe de fabrication des moules en calcaire est le même qu'en argile. La seule différence est que la cavité du moule est remplie d'incisives. En utilisant pour couler des moules l'une des variétés de calcaire - l'ardoise, qui a une structure dense et peut être facilement traitée, les anciens maîtres utilisaient la gravure pour réaliser des formes complexes et recevoir des œuvres hautement artistiques. Comme matériau pour de telles formes, on peut utiliser des plaques en graphite de creuset ou des électrodes en graphite pour fours électriques de fusion, car le graphite se prête bien à la découpe. Dans les plaques préparées de la taille requise, les surfaces adjacentes sont nettoyées avec du papier de verre fin, puis frottées les unes contre les autres. Des trous traversants sont percés en deux points des plaques, à travers lesquels ils sont serrés avec des boulons et des écrous. Des trous sont percés aux endroits où ils n'interféreront pas avec la fabrication de moules et de carottes. Après les opérations préparatoires, ils procèdent directement à la fabrication (découpe et gravure) du moule de coulée et du système de gâchage.
Avant de couler le métal, le moule en graphite doit être recouvert de l'intérieur d'une fine couche de kaolin ou de craie, diluée dans de l'eau et additionnée de colle à bois pour le protéger de la décoloration.
Après avoir retiré le moulage du moule, il a généralement une apparence laide - avec des particules brûlées du sable de moulage, toutes sortes de couleurs de teinte, etc. Dans ce cas, les impuretés mécaniques sont éliminées avec une brosse en acier, puis le produit est blanchi dans des acides et des alcalis.
Le cuivre, le bronze, le laiton et le cupronickel sont généralement traités en deux étapes : premièrement, une gravure préliminaire est effectuée, puis finale ou brillante. La composition de la solution de pré-attaque est la suivante : acides nitrique et sulfurique - 250 ml chacun, chlorure de sodium - 0,5 g. Temps de traitement - 4-5 secondes, température de la solution - 20-25°C. Pour la gravure finale, la solution suivante est utilisée: acides nitrique et sulfurique - 250 ml chacun, acide chlorhydrique - 5 ml, suie hollandaise - 1-1,5 g. Les produits sont immergés dans cette solution pendant 6 à 8 secondes, puis rapidement lavés dans l'eau.
Le plomb est empoisonné avec de l'acide nitrique à 5-10%, du zinc et du cadmium - avec de l'acide chlorhydrique à 5-20% et de l'aluminium - avec une solution d'hydroxyde de sodium à 10-20%.
Dans les compositions de solutions données, des acides concentrés sont utilisés. Il ne faut pas oublier que travailler avec eux nécessite des soins particuliers, ils doivent être cuits sous le capot ou dans la rue.
En conclusion de la section sur le moulage artistique dans les conditions d'un atelier individuel, il sera utile de présenter à notre lecteur une personne spécifique, un véritable maître de son métier, un artiste-fondeur Sergei Popov et ses technologies et conseils pratiques.
Originaire de la ville de Borisoglebsk, dans la région de Voronej, après avoir obtenu son diplôme, il s'est rendu dans la région de Moscou, où il a étudié à l'école d'art et d'industrie Abramtsevo du nom de Vasnetsov et y a enseigné dans la spécialité "Traitement artistique de la pierre".
Il était engagé dans la forge, il était attiré par les travaux de fonderie.
Riz. 19. Vase
- Perceuse
- Table de traitement manuel des modèles
- fer à souder
- Machine de sablage
Moulage à la cire
La composition du mélange modèle. Un mélange de cire et de paraffine, chauffé à 60ºС, est battu avec une perceuse pour le saturer d'air, puis il est pompé dans des moules en plâtre amovibles à l'aide d'une seringue spéciale. Après refroidissement, la forme est démontée et le modèle en est retiré. Le modèle est ensuite traité. Le flash est retiré, le chargeur est soudé avec un fer à souder et le modèle est enduit.
enrobage
Pour le revêtement, une suspension est utilisée, à base de silicate d'éthyle, d'eau et de marshalite par mélange à long terme des composants.Un modèle est plongé dans la suspension préparée, qui est ensuite saupoudrée de sable réfractaire.
Après séchage, 5 à 6 couches de revêtement sont appliquées avec un intervalle de 2 à 3 heures.
Pour le premier ou le deuxième revêtement, un sable plus fin est utilisé - grain de 0,5 mm, pour les revêtements suivants - 1-1,5 mm.
Après revêtement avec 5-6 couches et séchage suffisant, le modèle est fondu dans un bain de fusion à une température de 130ºС.
remplir
Les croûtes fondues sont calcinées à une température de 400-500ºС et du métal (laiton, bronze) est versé dans les croûtes chaudes. Après cristallisation du bronze, la croûte est soigneusement battue.
Les mangeoires sont coupées. Le produit coulé est nettoyé de la croûte collante avec un jet de sable.
Traitement de serrurier
Elle est réalisée à l'aide d'abrasifs de différentes granulométries. Après avoir retiré la couche de surface et les restes des carottes, vous pouvez commencer le meulage, qui se fait à l'aide de roues en caoutchouc (parapit).
Pour le polissage, des cercles de feutre et de chiffon et de la pâte GOI sont utilisés.
Lors de l'usinage de produits à relief complexe, dans lesquels le rayon de la pierre ne permet pas l'accès à de nombreuses parties du produit, une perceuse dentaire conventionnelle et des fraises en métal et en carbure, ainsi que des abrasifs fins * sont utilisés.
La coulée dans la croûte a des possibilités limitées en taille, en fonction de la masse, de l'épaisseur du modèle. Par conséquent, les œuvres grandes ou volumineuses doivent être divisées en petits fragments, par exemple, un chandelier peut être composé de 15 à 17 parties (support, bras, etc.). Tout cela est monté sur la base à l'aide d'une tige centrale.
Dans d'autres travaux, des rivets, des torsions, diverses attaches peuvent être utilisées. Dans certains cas, le soudage au gaz ou à l'argon est utilisé.
La coulée dans la croûte présente certaines caractéristiques, par exemple, sa taille est limitée, ce qui, à son tour, est déterminé par la possibilité du modèle.
Avant de couler, le bronze doit être désoxydé, un alliage contenant du phosphore doit être ajouté. Le laiton est coulé sans additifs.
La masse du modèle doit être saturée d'air, c'est-à-dire contenir des bulles d'air, sinon le modèle de paraffine cassera la croûte pendant le rendu en raison de l'expansion.
La coulée à la cire perdue (LWM) est un procédé industriel également appelé coulée à la cire ou coulée en moule destructible. Le moule est détruit lorsque le produit est retiré. Les modèles à cire perdue sont largement utilisés dans l'ingénierie et la fonte d'art.
Champ d'application
Les caractéristiques de la technologie de processus permettent d'appliquer la méthode LVM dans un large éventail : des grandes entreprises aux petits ateliers. Le moulage à la cire perdue est également possible à des fins domestiques, personnelles et commerciales pour la fabrication de figurines détaillées, de souvenirs, de jouets, de pièces structurelles, de bijoux. Presque tous les métaux peuvent être utilisés comme charge :
- aciers (alliés et au carbone);
- alliages non ferreux;
- fonte;
- alliages non usinables.
Cependant, la technologie est universelle - il est tout à fait possible de produire des structures relativement grandes de formes complexes. Pour faciliter le processus technique, des équipements spécialisés de moulage de précision et de modélisation 3D à l'aide de programmes spécialisés sont utilisés.
Coulée dans des moules en céramique
Selon les exigences des produits, différentes technologies les plus appropriées sont utilisées. Le moulage de précision (TLVM) vous permet d'obtenir les moulages de configuration les plus complexes avec une grande précision, avec une épaisseur de paroi et une rugosité de surface minimales. Pour le TLVM, le modèle en cire est immergé dans un mélange liquide à base de céramique. Le mélange céramique sèche et forme la coque du moule. Ce processus est répété jusqu'à ce que l'épaisseur souhaitée soit atteinte. La cire est ensuite éliminée dans un autoclave. Cependant, cette méthode se caractérise par un coût élevé, la durée du processus technologique, la libération de substances nocives dans la zone de production et la pollution de l'environnement par les restes de moules en céramique.
Coulée dans des moules de XTS
Dans de nombreux cas, dans la fabrication d'artisanat à la maison, les moulages de configuration complexe ne doivent pas nécessairement avoir une faible rugosité, et pour un certain nombre de moulages artistiques, une surface avec une rugosité uniforme est non seulement acceptable, mais constitue une décision de conception. Dans ce cas, il est conseillé d'utiliser le moulage de précision.
La technologie développée pour les produits qui ne nécessitent pas de surfaces lisses est assez simple. Une telle surface peut être obtenue par coulage dans des moules à partir de mélanges durcissant à froid (CTS). Ce processus est beaucoup plus simple, moins cher et respectueux de l'environnement.
Cependant, ce procédé de moulage à la cire perdue ne permet pas d'obtenir des moulages complexes à l'aide de modèles de revêtement. Cela s'explique par le fait que lors du rendu des figures, une partie importante de la composition du modèle reste dans la cavité du moule et ne peut être éliminée que par calcination. La calcination, c'est-à-dire le chauffage à la température d'inflammation, de la composition modèle conduit à la destruction du liant résine CTS. Lorsque le métal est versé dans un moule avec les restes de la composition du modèle, ils sont brûlés, entraînant des émissions de métal du moule.
L'utilisation de mélanges de verre liquide
Pour combler les lacunes de la technologie CTS dans la fabrication de certains types de pièces moulées, il est possible de couler à la cire perdue des mélanges de verre liquide avec un catalyseur liquide (LCG). Ces mélanges contenant du verre liquide en une quantité de 3 à 3,5% et un catalyseur d'environ 0,3% en poids de la base de sable ont commencé à être utilisés à l'étranger au début des années 80 et sont toujours utilisés. Selon les recherches, ces mélanges, contrairement au JSS de première génération, sont respectueux de l'environnement, ont de bonnes propriétés de désactivation et de légères marques de brûlure sur les pièces moulées.
Moulage de précision : technologie
Le processus LVM comprend les opérations de préparation des compositions de modèles, de fabrication de modèles de pièces moulées et de systèmes de porte, de finition et de contrôle des dimensions des modèles et d'assemblage ultérieur en blocs. Les modèles, en règle générale, sont fabriqués à partir de matériaux qui sont des compositions à plusieurs composants, des combinaisons de cires (mélange paraffine-stéarine, cires dures naturelles, etc.).
Dans la fabrication des compositions de modèles, on utilise jusqu'à 90% du retour collecté lors de la fusion des modèles en cire des moules. Le retour de la composition du modèle doit non seulement être actualisé, mais également régénéré périodiquement.
La fabrication du modèle comprend six étapes :
- préparation de moules;
- introduire une composition modèle dans sa cavité ;
- maintenir le modèle jusqu'au durcissement ;
- démontage du moule et extraction du modèle;
- le refroidir à température ambiante.
Caractéristiques du processus
L'essence de LVM réside dans le fait qu'un modèle en silicone ou en cire est fondu à partir d'une pièce par chauffage et que l'espace libéré est rempli de métal (alliage). Le processus a plusieurs fonctionnalités :
- Dans la fabrication du sable de moulage, les suspensions sont largement utilisées, constituées de matériaux réfractaires à grains fins maintenus ensemble par une solution de liant.
- Pour couler les métaux (alliages), on utilise des moules monoblocs, obtenus en appliquant un revêtement réfractaire sur le modèle, en le séchant, puis en fondant le modèle et en recuit le moule.
- Pour les moulages, des modèles jetables sont utilisés, car ils sont détruits pendant le processus de fabrication du moule.
- Grâce à des matériaux réfractaires à grains fins ressemblant à de la poussière, une qualité de surface suffisamment élevée des pièces moulées est assurée.
Avantages de LVM
Les avantages du moulage à la cire perdue sont clairs :
- Polyvalence. Vous pouvez utiliser tous les métaux et alliages pour la coulée de produits.
- Obtenir des configurations de toute complexité.
- Excellent état de surface et précision de fabrication. Cela permet de réduire de 80 à 100% le travail coûteux des métaux qui en résulte.
Inconvénients de LVM
Malgré la commodité, la polyvalence et la qualité décente des produits, il n'est pas toujours conseillé d'utiliser le moulage de précision. Les inconvénients sont principalement liés aux facteurs suivants :
- La durée et la complexité du processus de production de moulage.
- Matériel de moulage hors de prix.
- Gros fardeau pour l'environnement.
Un exemple de fabrication d'un produit à la maison: la phase préparatoire
La fonte à la cire perdue à domicile ne nécessite pas de connaissances approfondies en métallurgie. D'abord, préparons un modèle que nous voulons répéter en métal. Le produit fini sera présenté sous forme de mise en page. En outre, la figurine peut être fabriquée indépendamment de l'argile, de la pâte à modeler sculpturale, du bois, du plastique et d'autres matériaux plastiques denses.
Nous installons le modèle à l'intérieur d'un conteneur pliable fixé avec des pinces ou un boîtier. Il est pratique d'utiliser une boîte en plastique transparente ou un moule spécial. Pour remplir le moule, nous utiliserons du silicone : il fournira d'excellents détails, pénétrant dans les moindres fissures, trous, dépressions et forme une surface très lisse.
Deuxième étape : remplissage avec du silicone
Si un moulage de précision est requis, le caoutchouc liquide est indispensable pour fabriquer un moule. Le silicone est préparé selon les instructions en mélangeant différents composants (généralement deux) puis en chauffant. Pour éliminer les plus petites bulles d'air, il est conseillé de placer un récipient contenant du caoutchouc liquide pendant 3 à 4 minutes dans un appareil à vide portable spécial.
Verser le caoutchouc liquide fini dans le récipient avec le modèle et remettre sous vide. Il faudra du temps pour le durcissement ultérieur du silicone (selon les instructions). Les matériaux translucides utilisés (récipients et silicone lui-même) vous permettent d'observer personnellement le processus de formation des moisissures.
Nous retirons le caoutchouc saisi avec le modèle à l'intérieur du conteneur. Pour ce faire, nous desserrons les pinces (boîtier) et séparons les deux moitiés de la boîte - le silicone s'éloigne facilement des parois lisses. Il faudra 40 à 60 minutes pour que le caoutchouc liquide durcisse complètement.
Troisième étape : réalisation d'un modèle en cire
Le moulage à modèle perdu implique la fusion d'un matériau fusible et le remplacement de l'espace résultant par du métal en fusion. Puisque la cire fond facilement, nous l'utilisons. C'est-à-dire que la tâche suivante consiste à faire une copie en cire du modèle original utilisé. Cela a nécessité la création d'un moule en caoutchouc.
Coupez soigneusement le blank en silicone dans le sens de la longueur et sortez le modèle. Il y a un petit secret ici: afin de connecter ensuite avec précision la forme, il est recommandé de faire la coupe non pas lisse, mais en zigzag. Les parties attachées du formulaire ne se déplaceront pas le long du plan.
Nous remplissons l'espace résultant dans le moule en silicone avec de la cire liquide. Si le produit est préparé pour lui-même et ne nécessite pas une grande précision dans les pièces d'accouplement, vous pouvez verser de la cire séparément dans chaque moitié, puis, après durcissement, relier les deux parties. S'il est nécessaire de répéter avec précision la silhouette du modèle, les moitiés en caoutchouc sont connectées, fixées et de la cire chaude est pompée dans le vide résultant à l'aide d'un injecteur. Lorsqu'il remplit tout l'espace et durcit, nous démontons le moule en silicone, retirons le modèle en cire et corrigeons les défauts. Il servira de prototype pour le produit métallique fini.
Quatrième étape : moulage
Maintenant, il est nécessaire de former une couche durable résistante à la chaleur à partir de la surface extérieure de la figure de cire, qui, après avoir fondu la cire, deviendra un moule pour l'alliage métallique. Choisissons la méthode de moulage à la cire perdue utilisant un mélange de cristobalite (modification quartz).
On forme un modèle dans une fiole cylindrique métallique (dispositif qui retient le sable de moulage lors de son compactage). Nous installons un modèle soudé avec un système de gating dans le ballon et remplissons le mélange à base de cristobalite. Pour chasser les poches d'air, nous les plaçons dans un appareil vibro-vide.
Étape finale
Lorsque le mélange s'épaissit, il reste à faire fondre la cire et à couler le métal dans l'espace vacant. Le processus de moulage de précision à la maison est mieux réalisé en utilisant des alliages qui fondent à des températures relativement basses. Le silumin de fonderie (silicium + aluminium) est parfait. Le matériau est résistant à l'usure et dur, mais il est cassant.
Après avoir versé le silumine fondu, on attend qu'il durcisse. Ensuite, nous retirons le produit de la tranchée, retirons la carotte et la nettoyons des restes de sable de moulage. Devant nous se trouve une pièce presque finie (un jouet, un souvenir). De plus, il peut être poncé et poli. Si les restes de la fonderie sont fermement coincés dans les rainures, ils doivent être retirés avec une perceuse ou un autre outil.
Moulage de précision : production
Le LVM est réalisé un peu différemment pour la fabrication de pièces critiques qui ont une forme complexe et (ou) des parois minces. Cela peut prendre d'une semaine à un mois pour couler un produit métallique fini.
La première étape consiste à remplir le moule de cire. Pour cela, les entreprises utilisent souvent un moule en aluminium (un analogue du moule en silicone décrit ci-dessus) - une cavité qui a la forme d'une pièce. La sortie est un modèle en cire légèrement plus grand que la pièce finale.
Ensuite, le modèle servira de base au moule en céramique. Il doit également être légèrement plus grand que la pièce finale, car le métal rétrécira après refroidissement. Ensuite, à l'aide d'un fer à souder chaud, un système de porte spécial (également en cire) est soudé au modèle en cire, le long duquel le métal chaud se déversera dans la cavité du moule.
Fabriquer un moule en céramique
Ensuite, la structure en cire est plongée dans une solution céramique liquide appelée barbotine. Ceci est fait à la main afin d'éviter les défauts de coulée. Pour la solidité de la barbotine, la couche de céramique est renforcée par pulvérisation de sable fin de zirconium. Ce n'est qu'après cela que la pièce est «confiée» à l'automatisation: des mécanismes spéciaux poursuivent le processus par étapes de pulvérisation de sable plus grossier. Le travail se poursuit jusqu'à ce que la couche durable céramique-sable atteigne l'épaisseur spécifiée (généralement 7 mm). En production automatisée, cela prend 5 jours.
Fonderie
Maintenant, la pièce est prête pour la fonte de la cire du moule. Il est placé pendant 10 minutes dans un autoclave rempli de vapeur chaude. La cire fond et s'écoule complètement de la coque. En sortie, on obtient un moule en céramique qui reprend complètement la forme de la pièce.
Lorsque le moule céramique-sable durcit, un moulage de précision est effectué. Au préalable, la forme est chauffée pendant 2 à 3 heures dans un four afin qu'elle ne se fissure pas lors du coulage de métaux (alliages) chauffés à 1200 ˚C.
Le métal fondu pénètre dans la cavité du moule, qui est ensuite laissé refroidir et durcir progressivement, à température ambiante. Il faut 2 heures pour que l'aluminium et ses alliages refroidissent, pour les aciers (fonte) - 4-5 heures.
Finition
En fait, le moulage de précision se termine ici. Une fois le métal durci, la pièce est placée dans un vibrateur spécial. De légères vibrations, la base en céramique se fissure et s'effrite, tandis que le produit métallique ne change pas de forme. Vient ensuite le traitement final de l'ébauche métallique. Tout d'abord, le système de coulée de métal est scié et l'endroit de son contact avec la pièce principale est soigneusement poli.
Enfin, les inspecteurs vérifient que les dimensions du produit correspondent à celles spécifiées sur le dessin. Les pièces en aluminium sont mesurées à froid (à température ambiante), les pièces en acier sont préchauffées dans un four. Les spécialistes utilisent divers outils pour les travaux de contrôle et de mesure : des modèles simples aux systèmes électroniques et optiques complexes. Si un écart est détecté avec les paramètres, la pièce est soit envoyée en révision (mariage corrigible) soit en refusion (mariage inamovible).
Système de porte
La conception du système de gating-feeding joue un rôle de premier plan dans le LVM. Cela est dû au fait qu'il remplit trois fonctions :
- Dans la fabrication de coques de moules et d'un bloc de modèles, les systèmes de gating sont des structures porteuses qui maintiennent la coque et les modèles sur eux-mêmes.
- Grâce au système de canaux de coulée, le métal liquide est fourni à la coulée pendant la coulée.
- Lors de la solidification, le système remplit la fonction de profit (élément d'alimentation qui compense le retrait du métal).
coque de coulée
Dans le processus LVM, la clé est de créer les couches de la coque de la forme. Le processus de fabrication de la coque est le suivant. Sur la surface du bloc de modèles, le plus souvent par trempage, un mince film continu de suspension est appliqué, qui est ensuite saupoudré de sable. La suspension, adhérant à la surface du modèle, reproduit fidèlement sa forme, et le sable du sable est introduit dans la suspension, mouillé par celle-ci et fixe la composition sous la forme d'une fine couche de parement (première ou de travail). La surface rugueuse non travaillante de la coquille formée par du sable de quartz contribue à une bonne adhérence des couches suivantes de la suspension aux précédentes.
Les indicateurs importants qui déterminent la résistance du moule sont la viscosité et la fluidité de la suspension. La viscosité peut être ajustée en introduisant une certaine quantité de charge (remplissage). Dans le même temps, avec une augmentation de la plénitude de la composition, l'épaisseur des couches intermédiaires de la solution de liant entre les particules de poudre diminue, le retrait et les effets négatifs qu'il provoque diminuent, et les propriétés de résistance de la coque du moule augmentent.
Les matériaux utilisés
Les matériaux de coque sont répartis dans les groupes suivants : matériaux de base, liants, solvants et additifs. Les premiers comprennent les poussiéreux, utilisés pour la préparation des suspensions, et les sables destinés à l'aspersion. Ce sont le quartz, la chamotte, le zircon, la magnésite, la chamotte à haute teneur en alumine, l'électrocorindon, la chromomagnésite et autres. Le quartz est largement utilisé. Certains matériaux de base de coque sont préparés prêts à l'emploi, tandis que d'autres sont pré-séchés, calcinés, broyés, tamisés. Un inconvénient important du quartz est ses transformations polymorphes, qui se produisent avec un changement de température et s'accompagnent d'un changement brusque de volume, conduisant finalement à la fissuration et à la destruction de la coquille.
Le chauffage en douceur des formes afin de réduire le risque de fissuration, qui est effectué dans la charge de support, contribue à augmenter la durée du processus technologique et les coûts énergétiques supplémentaires. L'une des options pour réduire la fissuration lors de la calcination est le remplacement du sable de quartz pulvérisé comme charge par du sable de quartz dispersé de composition polyfractionnelle. Dans le même temps, les propriétés rhéologiques de la suspension sont améliorées, la résistance à la fissuration des moules est augmentée et les rebuts dus aux blocages et à la rupture des coquilles sont réduits.
Conclusion
La méthode LVM a reçu la plus large diffusion. Il est utilisé pour obtenir des pièces complexes en ingénierie mécanique, dans la fabrication d'armes, de plomberie et de souvenirs. Pour la fabrication de bijoux à partir de métaux précieux, le moulage de précision est utilisé.
Pour la fabrication de pièces moulées de diverses pièces et de leurs éléments, les fonderies modernes utilisent des moules de coulée semi-permanents et uniques. Conformément aux conditions de la technologie du processus de fonderie, pour la fabrication de tels moules de coulée, des mélanges de coulée spéciaux sont utilisés, qui sont une combinaison de substances hautement réfractaires (amiante, argile réfractaire) avec des composants sablo-argileux. Les composants inclus dans les compositions pour coulée peuvent être à la fois d'origine naturelle et artificielle (synthétique). En raison du mélange des sables de moulage constitutifs dans certaines proportions, les compositions finies peuvent avoir des propriétés prédéterminées et avoir la souplesse, la réfractarité, la résistance, la formabilité, la perméabilité aux gaz, etc. souhaitées.
Types de mélanges
Les sables de moulage pour la coulée, selon la nature de l'utilisation, sont divisés en plusieurs grandes catégories :
- Mélanges de revêtement. Ce type de sable de moulage est destiné à la fabrication de la couche de travail du moule. Les propriétés physiques et mécaniques élevées de ces mélanges sont fournies par un pourcentage accru de la teneur en matières premières pour le moulage (sable et argile);
- Mélanges de remplissage pour la coulée. Ces composés de coulée sont utilisés pour remplir le moule après que le placage a été appliqué sur le modèle. Pour préparer un tel mélange, les matériaux de moulage initiaux (argile et sable) sont traités avec les restes du mélange recyclé;
- Sable de moulage unique pour coulée. Un mélange de ce type est un matériau de moulage qui combine les propriétés d'un mélange de remplissage et d'un mélange de parement. Les mélanges simples sont utilisés sur des lignes automatiques dans la production en série et en série avec moulage mécanique. La durabilité de tels mélanges est assurée par la présence dans la composition d'argiles à fort pouvoir liant et des types de sables les plus réfractaires.
La composition du sable pour la coulée
La composition chimique que peut avoir un sable de coulée dépend d'une combinaison des facteurs suivants :
- Du type d'alliage utilisé et des dimensions de la coulée ;
- De la méthode de moulage et du type de coulée (moulage non ferreux, acier ou fonte);
- De la nature de la production et des moyens technologiques disponibles pour la production.
Aussi, la composition que le sable de fonderie a pour la coulée peut varier en fonction de l'état dans lequel il doit être avant coulage. Les sables de moulage pour moules secs contiennent une quantité accrue d'eau et d'argile. De plus, des additifs combustibles tels que de la tourbe ou de la sciure de bois peuvent être ajoutés à la composition de tels mélanges. Dans la composition des sables de moulage pour moules bruts, le pourcentage de sable recyclé est réduit. Les compositions de moulage pour la coulée de métaux dans des moules séchés se distinguent par la présence simultanée de composants en circulation, de matériaux frais (argile et sable) et de fixations.
mélanges de moulage. Pour la fabrication de moules et de noyaux, divers mélanges de moulage et de noyau sont utilisés, dont la composition dépend de la méthode de moulage, du type d'alliage, de la nature de la production, du type de coulée, des moyens technologiques et des matériaux disponibles pour la production.
Selon l'utilisation moulage sable-argile les mélanges sont classés comme suit :
- à l'application lors du moulage (revêtement, remplissage et uniformisation) ;
- selon l'état du moule avant le coulage (pour les moules humides, secs, séchés et durcissant chimiquement);
- selon le type d'alliage coulé dans le moule (pour la fonte, l'acier et les pièces moulées non ferreuses).
Mélange de parement utilisé pour faire face à la surface de travail des moules. L'épaisseur de la couche de parement dépend de la composition du mélange de parement et des dimensions de la coulée (de 20 à 100 mm et plus). Au-dessus du mélange de revêtement, un mélange de remplissage est versé dans les flacons, qui est fabriqué à partir de terre recyclée avec l'ajout de 5 à 10% de matériaux frais (sable, argile).
Mélange unique sert à remplir tout le volume du moule et est utilisé pour la fabrication de pièces moulées de petite et moyenne taille en série et en série. Un mélange unique se distingue d'un mélange de remplissage par une teneur élevée en matières fraîches et une certaine quantité d'additifs spéciaux (charbon broyé, brai de tourbe, etc.).
Mélanges pour moules secs différer mélanges de moules crus une teneur plus faible du mélange recyclé et un pourcentage accru d'argile et d'eau. Souvent, les coffrages soumis au séchage sont fabriqués à partir de mélanges de revêtement et de remplissage, et des additifs combustibles (sciure de bois, tourbe, etc.) sont ajoutés au mélange pour augmenter leur conformité.
Mélanges de moules secs ont dans leur composition un mélange recyclé, des matériaux frais (sable et argile) et des attaches (SP, SB). En tant que mélanges de parement, ils sont largement utilisés dans la fabrication de pièces moulées critiques moyennes et grandes en fonte. Selon le poids de la pièce moulée pour laquelle le moule est fabriqué, le temps de séchage est de 20 à 60 minutes. À la fonderie de fer de Moscou Stankolit, pour obtenir des pièces moulées pesant jusqu'à 1000 kg, des mélanges séchés pendant 30 minutes sont utilisés.
La composition du mélange séché pendant 30 minutes(en % en volume)
Sable Lukhovitsky 1K315A (GOST2138-56) 88-89
Pâte à modeler FV-1 1-2
sciure de bois 5
Miette d'amiante 5
Fixateur SB (plus de 100 %) 1,5
Vinasse au sulfite-alcool (plus de 100%) 2-3
Lorsque les moules sont séchés, une couche solide et dure se forme sur les surfaces de travail, ce qui affecte la production d'une surface propre et une précision accrue des pièces moulées.
Mélanges pour moules à durcissement chimiqueà base de sable de quartz additionné de 4,5 à 6,5 % de verre liquide et de 1,5 % d'hydroxyde de sodium à une concentration de 10 à 20 %. L'ajout de soude caustique au mélange (voir page 25) permet de conserver plus longtemps les propriétés technologiques, ainsi que d'augmenter la résistance du mélange après durcissement chimique. Pour les pièces moulées en fonte pesant de 1000 à 5000 kg à l'usine de Stankolit, un mélange durcissant chimiquement de la composition suivante est utilisé.
La composition du mélange durcissant chimiquement(en % en volume)
Sable Lukhovitsky 1K315A (GOST 2138-56) 88-89
Pâte à modeler FV-1 3-4
Charbon moulu GK 8
Verre liquide (plus de 100 %) avec un module égal à 2,6-2,7 6
Solution d'hydroxyde de sodium à 15% (densité 1300 kg / m 3) 075-1.0
Mélanges de verre liquide durcir lorsqu'il est soufflé avec du dioxyde de carbone (CO 2). Lorsque cela se produit, la décomposition du silicate de sodium et la formation de carbonate de sodium et de silice. La silice se combine avec l'eau pour former un produit chimique appelé gel d'acide silicique.
Le gel d'acide silicique, enveloppant les grains de sable dans le mélange, a la capacité de durcir lorsqu'une partie de l'eau attachée est perdue. De ce fait, les films de gel, se trouvant entre les grains de sable, après une courte période sans apport de chaleur, les lient en une masse solide et sèche. Lorsqu'un mélange de verre liquide est soufflé avec du dioxyde de carbone, un long cycle thermique d'évaporation de l'humidité et de solidification du mélange est remplacé par un processus accéléré de liaison chimique de l'eau avec les éléments constitutifs du verre liquide.
Actuellement, les mélanges de revêtement auto-durcissants sont largement utilisés. La portée de ces mélanges est la production de pièces moulées moyennes et grandes.
Le mélange autodurcissant fini est versé sur le modèle. Dans la fabrication de moules pour grandes pièces moulées, le modèle est garni d'un mélange et partiellement compacté.
Après avoir remblayé le mélange de remplissage, son compactage à la machine est effectué. Le mélange de remplissage dans la fabrication de grands moules est compacté avec un lanceur de sable avec éventuellement un pré-pressage ultérieur avec des pilonneuses. Après empotage, les coffrages « s'auto-durcissent » sur le terrain d'exercice ou sur le convoyeur.
La couche de revêtement du moule à partir du mélange auto-durcissant a une résistance et une perméabilité aux gaz élevées, ce qui garantit la production de pièces moulées de haute qualité.
Peignez ces formes avec des peintures antiadhésives auto-séchantes.
En tableau. 7 montre des compositions typiques de sables de moulage.
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