En tant que processus de fabrication l'un des plus anciens et des plus polyvalents, qui remonte à des milliers d'années dans l'histoire, moulage au sable continue de jouer un rôle essentiel, même à notre époque. À mesure que des technologies plus récentes et plus avancées apparaissent, des méthodes plus anciennes telles que le moulage au sable continuent d'être en jeu car elles sont pratiques, rentables et peuvent produire des formes que peu d'autres méthodes peuvent produire.
Ce blog explorera les bases du moulage au sable, ses principaux avantages et limites, ainsi que le large éventail d'applications qui en font aujourd'hui un choix populaire dans les industries.
Qu’est-ce que le moulage au sable ?
Coulée de sable est une sorte de processus de coulée de métal qui utilise du sable comme matériau de moulage. Cette méthode consiste à verser du métal fondu dans une cavité d'un moule constitué de sable pour produire la forme souhaitée. Le moule formé peut ensuite être cassé pour retirer la pièce coulée une fois le métal solidifié.
Le processus suit ces étapes générales :
- Création de motifs : un motif est conçu pour reproduire la forme du produit final.
- Moulage : On crée une cavité dans le sable à l'aide du motif.
- Fusion et coulée : Le métal liquide est versé dans le moule.
- Refroidissement et solidification : Le métal peut refroidir et se solidifier dans le moule.
- Dépose et finition : le moule est cassé et la pièce moulée est nettoyée et finie.
La simplicité de ce procédé et la disponibilité des matières premières font du moulage au sable l’une des méthodes de fabrication les plus utilisées au monde.
Avantages du moulage au sable
1. N'importe quel alliage pratiquement :
Moulages en sable peut être facilement fabriqué dans presque tous les alliages ferreux ou non ferreux. Certains autres procédés de coulée font fondre et couler les superalliages sous vide, mais cela ne se fait généralement pas comme le moulage au sable. Certains matériaux ne peuvent pas être “travaillé”, et doit être réalisé sous forme de moulage.
2. Faible coût d’outillage :
Le coût relativement faible de l’outillage fait du moulage au sable un procédé de choix pour les besoins en petits volumes. Les modèles s'usent, de sorte que le matériau sélectionné pour le modèle (généralement du bois, du plastique ou du métal) dépendra de la quantité d'utilisation prévue de la pièce produite. Même si ce n'est peut-être pas moins cher à court terme, l'usinage (ou “sans motif”) les moules peuvent constituer une approche rentable pour les composants dont l'utilisation est réduite sur une période beaucoup plus longue.
3. Polyvalent – Taille, poids, forme :
Moulages en sable peut être fabriqué dans des poids allant d’onces à plus de 200 tonnes. Grâce à l'utilisation de noyaux, les structures internes peuvent être mises en place. Les pièces façonnées dépendent en grande partie de l’imagination du designer. Cependant, la plupart des pièces moulées en sable nécessiteront au moins certaines surfaces usinées, soit en raison des limites de tolérance inhérentes au processus, soit en raison de la nécessité de s'accoupler avec d'autres composants.
4. N’importe quelle quantité :
Le coût de l’outillage pouvant être très faible, le moulage au sable peut convenir à un lot unique. À l’inverse, certaines pièces automobiles sont fabriquées à l’aide de ce type de processus, ce qui peut donc également convenir lorsqu’une production en grand volume est nécessaire. D'autres facteurs de conception et de tolérance sont généralement plus critiques que le volume pour sélectionner ce type de processus de coulée préféré.
5. Calendrier :
Bien que le processus de coulée puisse être plus rapide que, par exemple, le moulage de précision, il ne faut pas oublier que les processus de post-coulée, comme l'usinage, peuvent ajouter de la valeur aux délais de livraison globaux.
Problèmes liés au moulage au sable
1. Précision dimensionnelle inférieure :
Le moulage sans cuisson peut offrir une meilleure précision dimensionnelle et une meilleure répétabilité que le moulage au sable vert, mais ce processus fournira, en moyenne, moins de précision que les autres processus de moulage courants.
2. Entretien du modèle :
Bien que moins coûteux que l'outillage pour d'autres processus de moulage, la création de modèles reste tout de même un art. Les modèles peuvent être volumineux, le stockage doit donc être géré ; ceci est particulièrement important si la pièce moulée est produite rarement. Le moulage sans motif peut résoudre certains problèmes liés au stockage et à la maintenance des modèles.
3. Finition extérieure :
Les moulages au sable ont tendance à fournir une finition de surface plus rugueuse que les autres procédés de moulage. Ce point peut être sans objet si certaines surfaces sont usinées de toute façon, ou si les surfaces à l'état tel que coulées sont acceptables.
Vous trouverez ci-dessous une comparaison des finitions de surface relatives que l'on peut attendre de divers processus de coulée :
| Processus de coulée | Plage RMS |
| Mourir | 20 – 120 |
| Investissement | 60 – 200 |
| Moule à coquille | 120 – 300 |
| Centrifuge – Outillage standard | 400 – 500 |
| Centrifuge – Moule permanent | 20 – 300 |
| Statique – Moule permanent | 200 – 420 |
| Sable non ferreux normal | 300 – 560 |
| Sable vert ferreux normal | 560 – 900 |
Éléments en moulage au sable
Avant d'apprendre les étapes du processus, il est important de comprendre les pièces ou les éléments utilisés dans le processus de coulée. Reportez-vous au diagramme de moulage au sable ci-dessous pour en savoir plus sur les éléments.
- Cope and Drag : Les parties supérieure et inférieure d'un arrangement de casting sont respectivement appelées cope et drag. Ce sont généralement des cadres en bois
- Riser : Une colonne montante est souvent appelée une mangeoire. Il s'agit d'un réservoir et d'un passage inclus dans un moule de coulée métallique pour éviter le retrait du métal.
- Couloir : Un canal est un canal de diamètre réduit utilisé pour permettre l'écoulement du métal en fusion vers la cavité.
- Moule : C'est une cavité réalisée à partir d'un motif (copie du moulage final souhaité) qui est en grande partie constitué de sable.
- Noyau : Le noyau du moulage au sable est un dispositif inséré dans la cavité du moule pour créer des éléments intérieurs dans le moulage, tels que des trous.
- Porte : C'est le point auquel le métal atteint la cavité du moule et commence à y couler.
- Sable de base : également connu sous le nom de sable de fondation et constitue la forme de sable la plus pure (silice).
- Liants : La colle qui maintient les grains de sable ensemble est le liant. Les types de liants les plus courants sont l’argile & eau, huile, résine et silicate de sodium.
Applications de moulage au sable
Étant donné que 70 % des pièces moulées en métal sont issus du processus de moulage en sable ou en moule, certains des produits ou pièces bien connus fabriqués par ce processus comprennent les corps de pompe, les bagues, le piston du compresseur d'air, les roues, le carter moteur. & carter d'huile, volant d'inertie, réservoir d'essence et d'huile.
- Industrie minière et construction: Dans les industries minières et de la construction, le moulage au sable est utilisé pour la fabrication de plaques résistantes à l'usure ; et des pièces de l'équipement, comme par exemple des pièces de concasseur, des dents de dragline ou des godets d'excavatrices.
- Industrie maritime: Le moulage au sable est utilisé dans l'industrie maritime pour fabriquer des pièces pour moteurs marins, hélices, raccords de bateaux et autres pièces nécessaires aux navires.
- Chemins de fer: Le moulage au sable se retrouve dans l'industrie ferroviaire lors de la fabrication des roues ferroviaires, du système de freinage ou des attelages.
- Agriculture et machines agricoles: Il trouve également des applications dans l'agriculture et les machines agricoles pour produire des composants tels que des pièces de tracteur, des charrues et des pièces utilisées pour les systèmes d'irrigation.
Comment le moulage au sable se compare-t-il aux autres méthodes
Par rapport aux autres méthodes de coulée, le moulage au sable présente ses propres avantages et compromis :
- Par rapport au moulage sous pression : bien que le moulage sous pression offre un niveau de précision plus élevé avec des finitions plus lisses, il est coûteux et ne convient pas aux grandes pièces.
- Par rapport au moulage à modèle perdu : le moulage à modèle perdu permet d'obtenir une plus grande précision et plus de détails, mais est beaucoup plus coûteux et prend plus de temps.
- En comparaison, le moulage en moule permanent a un temps de cycle plus rapide mais une capacité de conception inférieure à celle du moulage en sable.
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Conclusion
Le moulage au sable reste un processus de fabrication important, offrant flexibilité, rentabilité et capacité à produire des pièces complexes pour chaque industrie. Bien qu’il présente des inconvénients, les progrès technologiques aident à surmonter les limites et font du moulage au sable une option viable pour les applications actuelles, allant des composants automobiles personnalisés aux pièces de machines industrielles, en passant par les sculptures artistiques ou tout autre produit auquel vous pouvez penser.
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