Coulée de mousse perdue

 1.1 Aperçu

En 1958, HF Shroyer a inventé la technologie de fabrication de pièces moulées en métal avec des modèles en mousse plastique expansible et a obtenu un brevet. Le modèle utilisé au début était fait de panneau de polystyrène (EPS) et moulé avec du sable contenant un liant. Les sociétés allemandes Grunzweig et Harrtmann ont acheté ce brevet et l'ont développé et appliqué. La technologie consistant à utiliser du sable sec sans liant pour produire des pièces moulées a ensuite été brevetée par TRSmith en 1964. Avant 1980, l'utilisation du processus de sable sec sans liant devait être approuvée par Full Mold Process (Inc). Après cela, le brevet était invalide.

La méthode la plus courante et la plus pratique consiste à placer le modèle recouvert de matériau réfractaire dans le bac à sable, à remplir le modèle de sable sec hermétiquement et à verser du métal liquide pour remplacer le modèle en mousse. Ce processus de coulée est appelé : coulée de mousse perdue (EPC), coulée de moule de gazéification et coulée de moule solide, etc. Le comité de coulée de mousse perdue de l'American Foundry Association a adopté « coulée de mousse perdue » comme nom du processus.

La coulée de mousse perdue est un procédé de coulée innovant qui peut être utilisé pour produire des pièces de système d'alimentation en métaux non ferreux et ferreux, notamment : blocs-cylindres, culasses, vilebrequins, boîtes de vitesses, tuyaux d'admission, tuyaux d'échappement et moyeux de frein. Le flux de processus de coulée de mousse perdue est le suivant :

1) Pré-moussage
La production de modèles est la première étape du processus de coulée de mousse perdue. Pour les moulages complexes tels que les culasses, plusieurs modèles en mousse doivent être fabriqués séparément, puis collés dans un modèle global. Chaque modèle de bloc nécessite un ensemble de moules pour la production. De plus, un jeu de moules peut être nécessaire lors de l'opération de collage pour maintenir le positionnement précis de chaque bloc. Le processus de moulage du modèle est divisé en deux étapes. La première étape consiste à Les billes de polystyrène sont pré-expansées à une densité appropriée, qui est généralement réalisée par chauffage rapide à la vapeur. Cette étape est appelée pré-expansion.

2) Formation du modèle
Les billes pré-expansées doivent d'abord être stabilisées, puis envoyées dans la trémie de la machine de moulage et introduites par le trou d'alimentation. Une fois que la cavité du moule est remplie de billes pré-expansées, de la vapeur est introduite pour ramollir les billes. Expansion, remplissage de tous les espaces et collage en un seul corps, complétant ainsi le processus de fabrication du modèle en mousse, cette étape est appelée moulage en autoclave.

Après moulage, le moule est refroidi par un grand débit d'eau dans la cavité refroidie à l'eau du moule, puis le moule est ouvert pour sortir le moule. A ce moment, la température du moule est augmentée et la résistance est faible. Par conséquent, des précautions doivent être prises lors du démoulage et du stockage pour éviter les déformations et les dommages.

3) Combinaison de clusters de modèles
Avant que le modèle ne soit utilisé, il doit être stocké pendant une période de temps appropriée pour le rendre mature et stable. La période de stockage type du modèle peut aller jusqu'à 30 jours. Pour un modèle formé d'un moule de conception unique, il n'a besoin d'être stocké que pendant 2 heures. Une fois le modèle mûri et stabilisé, il peut être divisé en deux parties. Les modèles de blocs sont collés ensemble.
Le collage du modèle bloc est réalisé sur une encolleuse automatique à l'aide de colle thermofusible. Les joints de la surface collée doivent être hermétiquement scellés pour réduire la possibilité de défauts de coulée.

4) Revêtement par immersion des grappes de modèles
Afin de produire plus de moulages par boîte, de nombreux modèles sont parfois collés en grappes, et les grappes de modèles sont immergées dans de la peinture réfractaire, puis séchées dans un four à circulation d'air à environ 30-60C (86-140F) pendant 2 à 3 Après heures, sec, placez le groupe de modèles dans le bac à sable, remplissez-le de sable sec et vibrez fermement. Toutes les cavités internes et le sable sec externe du cluster modèle doivent être compactés et soutenus.

5) Verser
Une fois que le groupe de modèles est fermement rempli de sable sec dans le bac à sable, le moule peut être coulé. Une fois que le métal en fusion est versé dans le moule (la température de coulée est d'environ 760C/1400F pour la fonte d'aluminium et d'environ 1425C/2600F pour la fonte), le modèle est vaporisé. Le métal est remplacé pour former un moulage. La figure 1 est un diagramme schématique du bac à sable et de la coulée du processus de mousse perdue.

Dans le processus de coulée de mousse perdue, la vitesse de coulée est plus critique que la coulée creuse traditionnelle. Si le processus de coulée est interrompu, le moule en sable peut s'effondrer et provoquer des déchets. Par conséquent, afin de réduire la différence entre chaque coulée, il est préférable d'utiliser une machine de coulée automatique.

 Figure 1 Schéma de principe du bac à sable et du processus de coulée de mousse perdue
6) Nettoyage du sable tombant
Après la coulée, le moulage se solidifie et se refroidit dans le bac à sable, puis tombe du sable. La chute de sable du moulage est assez simple et les moulages tombent du sable sec et meuble lorsque le bac à sable est renversé. Par la suite, les pièces moulées sont automatiquement séparées, nettoyées, inspectées et transportées dans la boîte de coulée.

Le sable sec peut être réutilisé après refroidissement, et d'autres procédés supplémentaires sont rarement utilisés. Les déchets métalliques peuvent être refondus et utilisés dans la production.

1.2 Avantages du procédé de coulée de mousse perdue

Le procédé de coulée de mousse perdue présente des avantages sous trois aspects principaux : la technologie, l'économie et la protection de l'environnement.

1.2.1 Aspects techniques

1) Plus grande liberté de conception du modèle
Il est possible pour le nouveau processus de réaliser un design de style, et il est tout à fait possible d'ajouter des fonctions supplémentaires au modèle dès la première étape. Par exemple, le préchauffeur diesel a une partie fonctionnelle spéciale, qui peut être fabriquée par le procédé de coulée de mousse perdue au lieu de la méthode de coulée traditionnelle.
 
2) Éliminer le noyau de sable utilisé dans la production de pièces moulées

3) De nombreux moulages peuvent être alimentés sans la colonne montante

4) Améliorer la précision de coulée
Il peut obtenir une forme et une structure complexes, et peut produire à plusieurs reprises des moulages de haute précision avec une répétabilité de 100 %, et l'écart d'épaisseur de paroi des moulages peut être contrôlé entre -0.15~+0.15 mm.

5) Il n'y a pas de flash sur la surface de joint du modèle

6) Il a l'avantage de réduire le poids des pièces moulées d'environ 1/3

7) Réduire la tolérance d'usinage
La surépaisseur d'usinage peut être réduite et certaines pièces peuvent même ne pas être traitées. Cela réduit considérablement l'investissement dans l'usinage et les machines-outils (par exemple, l'investissement peut être réduit de moitié pour différentes situations).

8) Par rapport à la coulée traditionnelle par cavité, l'investissement dans le moule est réduit.
 
9) Éliminez complètement le processus traditionnel de chute de sable et de carottage

1.2.2 Aspects économiques

1) Il peut produire des moulages complexes dans son ensemble
Adoptant la nouvelle conception de processus, le modèle de bloc peut être collé pour former un modèle global et moulé dans une pièce intégrale complexe. Par rapport aux pièces d'assemblage de moulage multiples d'origine (telles que le préchauffeur diesel), il peut bénéficier de 1 à 10 fois.

2) Réduire le personnel de l'atelier
Pour établir une usine de coulée de mousse perdue, le nombre d'employés est inférieur à celui d'une usine de coulée traditionnelle, ce facteur doit donc être pris en compte.

3) Processus de coulée flexible
La flexibilité du procédé de coulée est très importante, car le nouveau procédé peut produire simultanément un grand nombre de coulées similaires ou différentes dans le flacon, et le système de déclenchement est donc très flexible. Bref, on peut dire que chaque avantage est conforme aux intérêts économiques, tout en améliorant les conditions de travail.

1.2.3 Protection de l'environnement

Le polystyrène et le PMMA produisent du monoxyde de carbone, du dioxyde de carbone, de l'eau et d'autres gaz d'hydrocarbures lorsqu'ils sont brûlés, et leur teneur est inférieure aux normes autorisées en Europe. Le sable sec peut utiliser du sable de silice naturel, qui est 100 % recyclable et ne contient pas de liant. La peinture utilisée dans le modèle est composée d'un liant et d'autres matériaux auxiliaires ajoutés à l'eau, ce qui ne provoque pas de pollution.

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