Processus de coulée de métal

La coulée est l'une des premières méthodes de mise en forme des métaux connues de l'homme.Il s'agit généralement de couler du métal fondu dans un moule réfractaire avec une cavité de la forme à réaliser, et de le laisser se solidifier.Lorsquesolidifié, l'objet métallique recherché est sorti du moule réfractaire soit en cassant le moule, soit en démontant le moule.L'objet solidifié est appelé moulage.Ce processus est également appelé fondation, et l'usine moderne qui se concentre sur la coulée de pièces métalliques s'appellefonderie.

1. Histoire du processus de moulage
Le processus de moulage a probablement été découvert vers 3500 av. J.-C. en Mésopotamie.Dans de nombreuses régions du monde durant cette période, des haches en cuivre et d'autres objets plats ont été transformés dans des moules ouverts en pierre ou cuits au four.argile.Ces moules étaient essentiellement en une seule pièce.Mais dans les périodes ultérieures, lorsque des objets ronds devaient être fabriqués, ces moules étaient divisés en deux ou plusieurs parties pour faciliter le retrait des objets ronds.L'âge du bronze (environ 2000 avant JC) a apporté beaucoup plus de raffinement dans le processus de coulée.Pour la première fois peut-être, un noyau pour faire des poches creuses dans les objets a été inventé.Ces noyaux étaient en terre cuite.En outre, le processus de la cire perdue ou de la cire perdue était largement utilisé pour la fabrication d'ornements et de travaux fins.

La technologie de moulage a été grandement améliorée par les Chinois à partir d'environ 1500 av.Avant cela, il n'y a aucune preuve d'une activité de casting trouvée en Chine.Ils n'ont pas l'air d'avoir été géniauxfamilier avec le processus de la cire perdue ni ne l'utilisait beaucoup, mais se spécialisait plutôt dans les moules multi-pièces pour la réalisation de travaux très complexes.Ils ont passé beaucoup de temps à perfectionner le moule dans les moindres détails afin qu'à peineaucun travail de finition n'était nécessaire sur le moulage réalisé à partir des moules.Ils ont probablement fabriqué des moules à pièces contenant des pièces soigneusement ajustées, au nombre de trente ou plus.En fait, de nombreux moules de ce type ont été découvertslors de fouilles archéologiques dans diverses parties de la Chine.

La civilisation de la vallée de l'Indus est également connue pour son utilisation intensive du moulage du cuivre et du bronze pour les ornements, les armes, les outils et les ustensiles.Mais il n'y avait pas beaucoup d'amélioration dans la technologie.De la variétéous objets et figurines extraits des sites de la vallée de l'Indus, ils semblent avoir été familiarisés avec toutes les méthodes de coulée connues telles que le moule ouvert, le moule à la pièce et le procédé de la cire perdue.

Bien que l'Inde puisse être créditée de l'invention de l'acier à creuset, peu de fonderie de fer était évidente en Inde.Il existe des preuves que la fondation du fer avait commencé vers 1000 avant JC en Syrie et en Perse.Il semblececoulée de ferla technologie en Inde est utilisée depuis l'époque de l'invasion d'Alexandre le Grand, vers 300 av.

Le célèbre pilier de fer actuellement situé près du minar Qutb à Delhi est un exemple des compétences métallurgiques des anciens Indiens.Il mesure 7,2 m de long et est en fer malléable pur.Celle-ci est supposée être dupériode de Chandragupta II (375-413 AD) de la dynastie Gupta.Le taux de rouille de ce pilier, qui se trouve à l'extérieur à l'air libre, est pratiquement nul et même la partie enterrée rouille à un rythme extrêmement lent.Cettedoit d'abord avoir été coulé puis martelé jusqu'à la forme finale.

2. Avantages et limites
Le procédé de moulage est largement utilisé dans la fabrication en raison de ses nombreux avantages.Le matériau fondu s'écoule dans n'importe quelle petite section de la cavité du moule et, par conséquent, dans toute forme complexe - interneou externe - peut être fabriqué avec le processus de coulée.Il est possible de couler pratiquement n'importe quel matériau, qu'il soit ferreux ou non ferreux.De plus, les outils nécessaires pour couler les moules sont très simples etpeu coûteux.Par conséquent, pour la production d'essai ou la production d'un petit lot, c'est une méthode idéale.Il est possible, dans le processus de coulée, de placer la quantité de matériau là où elle est exactement requise.Par conséquentune réduction de poids dans la conception peut être obtenue.Pièces mouléessont généralement refroidis uniformément de tous les côtés et, par conséquent, on s'attend à ce qu'ils n'aient pas de propriétés directionnelles.Il existe certains métaux et alliagesqui ne peut être traité que par coulée et non par tout autre procédé comme le forgeage en raison des considérations métallurgiques.Des pièces moulées de toutes tailles et de tous poids, même jusqu'à 200 tonnes, peuvent être réalisées.

Cependant, la précision dimensionnelle et la finition de surface obtenues par desprocessus de moulage au sablene serait pas adéquat pour l'application finale dans de nombreux cas.Pour tenir compte de ces cas, quelques moulages spéciauxdes procédés tels que le moulage sous pression ont été développés, dont les détails sont donnés dans les chapitres suivants.En outre, le processus de moulage au sable nécessite une certaine main-d'œuvre et, par conséquent, de nombreuses améliorations y sont destinées,tels que le moulage mécanique et la mécanisation de la fonderie.Avec certains matériaux, il est souvent difficile d'éliminer les défauts dus à l'humidité présente dansmoulages au sable.

3. Conditions de casting
Dans les chapitres suivants, les détails du moulage au sable, qui représente le processus de base du moulage, seront vus.Avant d'entrer dans les détails du processus, définir un certain nombre de mots de vocabulaire de coulée seraitapproprié.

Ballon– Un moule à mouler est celui qui maintient le moule en sable intact.Selon la position du flacon dans la structure du moule, il est désigné par différents noms tels que traînée, chape et joue.Il est composé de boispour des applications temporaires ou plus généralement en métal pour une utilisation à long terme.
Glisser– Moule bas de moule
Se débrouiller– Flacon de moulage supérieur
Joue– Moule intermédiaire de moulage utilisé dans le moulage en trois pièces.
Motif– Le motif est une réplique de l'objet final à réaliser avec quelques modifications.La cavité du moule est réalisée à l'aide du patron.
Ligne de séparation– C'est la ligne de séparation entre les deux moules de moulage qui constitue le moule en sable.Dans le modèle divisé, c'est aussi la ligne de démarcation entre les deux moitiés du modèle
Conseil inférieur– Il s'agit d'une planche normalement en bois, qui est utilisée au début de la fabrication du moule.Le motif est d'abord conservé sur le panneau inférieur, du sable est saupoudré dessus, puis le pilonnage est effectué dans la traînée.
Face au sable– La petite quantité de matériau carboné saupoudré sur la surface intérieure de la cavité de moulage pour donner une meilleure finition de surface aux pièces moulées
Sable de moulage– C'est le matériau réfractaire fraîchement préparé utilisé pour la fabrication de la cavité du moule.C'est un mélange d'argile de silice et d'humidité dans des proportions appropriées pour obtenir les résultats souhaités et il entoure lepatron lors de la fabrication du moule.
Sable de support– C'est ce qui constitue l'essentiel du matériau réfractaire présent dans le moule.Celui-ci est composé de sable usé et brûlé.
Cœur– Il est utilisé pour la réalisation de cavités creuses dans les pièces moulées.
Bassin de coulée– Une petite cavité en forme d'entonnoir au sommet du moule dans laquelle le métal en fusion est coulé.
Éperon– Le passage par lequel le métal en fusion du bassin de coulée atteint la cavité du moule.Dans de nombreux cas, il contrôle le flux de métal dans le moule.
Coureur– Les passages dans le plan de séparation à travers lesquels le flux de métal en fusion est régulé avant qu'il n'atteigne la cavité du moule.
Porte– Le point d'entrée réel par lequel le métal en fusion pénètre dans la cavité du moule.
Chapelet– Les chapelets sont utilisés pour soutenir les noyaux à l'intérieur de la cavité du moule afin de prendre en charge son propre poids et de surmonter les forces métallostatiques.
Froideur– Les refroidisseurs sont des objets métalliques qui sont placés dans le moule pour augmenter la vitesse de refroidissement des pièces moulées afin d'obtenir une vitesse de refroidissement uniforme ou souhaitée.
Colonne montante– Il s'agit d'un réservoir de métal en fusion fourni dans la coulée afin que le métal chaud puisse refluer dans la cavité du moule lorsqu'il y a une réduction du volume de métal due à la solidification

4. Procédure de fabrication de moules en sable
La procédure de fabrication d'un moule en sable typique est décrite dans les étapes suivantes :

Tout d'abord, une planche inférieure est placée soit sur la plate-forme de moulage, soit sur le sol, rendant la surface uniforme.Le flacon de moulage par traînée est maintenu à l'envers sur le panneau inférieur avec la partie traînée dumotif au centre de la fiole sur le plateau.Il doit y avoir un jeu suffisant entre le gabarit et les parois du flacon qui doit être de l'ordre de 50 à 100 mm.Du sable de parement sec est saupoudréla planche et le motif pour fournir une couche non collante.Du sable de moulage fraîchement préparé de qualité requise est maintenant versé dans la traînée et sur le modèle à une épaisseur de 30 à 50 mm.Le reste du ballon de traînée estcomplètement rempli de sable de réserve et uniformément damé pour compacter le sable.Le pilonnage du sable doit être fait correctement pour ne pas le compacter trop fort, ce qui rend difficile l'échappement des gaz,ni trop lâche, de sorte que le moule n'aurait pas assez de force.Une fois le pilonnage terminé, l'excès de sable dans le ballon est complètement raclé à l'aide d'une barre plate jusqu'au niveau des bords du ballon.

Maintenant, avec un fil d'évent, qui est un fil de 1 à 2 mm de diamètre avec une extrémité pointue, des trous d'évent sont pratiqués dans la traînée sur toute la profondeur du flacon ainsi que sur le motif pour faciliter l'élimination des gaz. pendant le castingsolidification.Ceci termine la préparation de la drague.

Le flacon de traînée fini est maintenant roulé sur le panneau inférieur exposant le motif comme indiqué sur la photo.À l'aide d'une nappe, les bords de sable autour du motif sont réparés et la moitié de la face du motif est placée par-dessusle motif de traînée, en l'alignant à l'aide de goupilles.Le flacon de chape au-dessus de la traînée est situé en s'alignant à nouveau à l'aide des broches.Le sable de séparation sec est saupoudré sur toute la traînée et sur le motif.

Une tige de carotte pour réaliser le passage de carotte est située à une petite distance d'environ 50 mm du modèle.En outre, la goupille d'élévation si nécessaire est conservée à un endroit approprié et du sable de moulage fraîchement préparé similaire à celuide la traînée avec le sable de support est saupoudré.Le sable est soigneusement damé, l'excès de sable gratté et des trous d'aération sont faits partout dans la chape comme dans la drague.

La tige de coulée et la tige de colonne montante e sont soigneusement retirées du flacon.Plus tard, le bassin de coulée est coupé près du sommet de la carotte.Le grugeage est séparé de la traînée et de tout sable meuble sur l'interface de grugeage et de traînéede la traînée est soufflé à l'aide de soufflets.Maintenant, la chape et les moitiés du motif de traînée sont retirées en utilisant les pointes de tirage et en frappant le motif tout autour pour agrandir légèrement la cavité du moule afin que leles parois du moule ne sont pas gâchées par le motif de retrait.Les glissières et les portes sont découpées dans le moule avec soin sans abîmer le moule.Tout excès ou sable meuble trouvé dans les glissières et la cavité du moule est souffléà l'aide du soufflet.Maintenant, le sable de parement sous forme de pâte est appliqué sur toute la cavité du moule et les glissières, ce qui donnerait à la coulée finie une bonne finition de surface.

Une carotte de sable sec est préparée à l'aide d'une boîte à carottes.Après une cuisson appropriée, il est placé dans la cavité du moule comme indiqué sur la photo.La chape est replacée sur la traînée en prenant soin de l'alignement des deux au moyen de laépingles.Un poids approprié est maintenu sur la chape pour prendre en charge la force métallostatique ascendante lors de la coulée du métal en fusion.Le moule maintenant, comme indiqué sur la photo, est prêt à être coulé.