Vous avez peut-être entendu parler du procédé traditionnel de moulage au sable, dans lequel la matière fondue est versée dans un moule et se solidifie pour obtenir une forme. Cependant, le produit final ne répond souvent pas immédiatement aux exigences précises. Une série d'opérations d'usinage sont alors effectuées pour obtenir les dimensions et la finition de surface adéquates.
Moulure en coquille est une approche de moulage raffinée qui relève ces défis. Au lieu de s'appuyer sur du sable en vrac, elle crée une coque fine et dure de sable et un liant en résine thermodurcissable. Cette coque offre une précision dimensionnelle supérieure et une finition de surface lisse, réduisant ainsi le besoin d'usinage supplémentaire.
Cet article explore le processus de moulage de coquille, les matériaux les mieux adaptés et ses multiples applications de produits dans tous les secteurs.
Qu'est-ce que le moulage en coquille ?
Le moulage en coquille est également connu Croning Procédé de moulage par injection, du nom de son inventeur, Johannes Croning, un ingénieur allemand qui a consacré sa vie au développement de techniques et de machines de moulage. La découverte du moulage en coquille a été l'une de ses principales innovations qui a ouvert la voie à une fabrication plus précise des pièces.
Le moulage en coquille est un consommable technique de moulage dans lequel une coque à parois minces de sable et de liant en résine thermodurcissable est utilisée comme moule. Cette coque, contrairement aux moules en sable traditionnels, est solide et liée à la résine. Il en résulte une précision dimensionnelle supérieure et une finition de surface lisse.
Processus de moulage de coque : étape par étape
Le procédé de moulage en coquille est légèrement plus long que le procédé de moulage au sable car il implique une série d'étapes préparatoires. Voici comment fonctionne le procédé :
Étape I : Usinage du modèle métallique
Pour la coulée, il faut un modèle de métal qui tienne compte du retrait et de la surépaisseur d'usinage. En général, les fabricants le fabriquent par usinage et en deux moitiés. Le fer et l'acier sont courants. Cependant, le graphite est également une option pour les métaux réactifs.
Étape II : Construction du moule
Il s'agit du processus le plus critique du processus qui commence par le chauffage du modèle métallique à 230–340 ºC (450–650 ºF). Ensuite, les techniciens le lubrifient avec du stéarate de calcium pour que la coque de sable ne colle pas.
Le modèle entier est suspendu au-dessus d'une boîte de décharge contenant un mélange de sable de silice fin et de résine phénolique thermodurcissable. Cette boîte est retournée pour recouvrir le modèle chaud avec le mélange sable-résine. La chaleur du modèle durcit légèrement une couche du mélange, formant une coque ferme d'environ 9 à 20 mm d'épaisseur.
Après quelques secondes, ils inversent à nouveau le modèle et la boîte pour laisser tomber le sable non durci. Cela ne laisse que la coque durcie adhérant au modèle. Enfin, la coque est placée dans un four pour un durcissement complet. C'est là qu'elle obtient sa résistance à la traction (350 à 450 psi). Nous avons besoin d'une coque en deux parties, donc le même processus de construction du moule est répété pour l'autre moitié.
Étape III : Assemblage du moule
Après avoir monté les deux étagères, il faut procéder à leur assemblage. Le serrage ou le collage sont deux options possibles pour l'assemblage.
Étape IV : Processus de coulage
Pour un meilleur soutien de la coque, les techniciens peuvent la placer à l'intérieur d'une chemise de coulée ou l'entourer de sable, de gravier ou de grenaille de métal. Ensuite, ils versent le métal en fusion dans la cavité du moule. Cette opération peut être effectuée à la main ou à la machine.
Étape V : Refroidissement et retrait du moulage
Le métal refroidit naturellement. Une fois solidifié, les ouvriers peuvent ouvrir ou casser le moule pour retirer la pièce moulée. Ensuite, la pièce moulée est nettoyée ou usinée selon les exigences de finition.
Matériaux compatibles avec le moulage de coque
Vous pouvez utiliser le moulage en coquille pour la plupart des types de métaux, purs et alliés, ferreux et non ferreux.
Fonte
La fonte était autrefois le métal le plus utilisé en raison de ses propriétés mécaniques. Son utilisation est aujourd'hui encore très répandue dans l'industrie. La fonte effilée, la fonte nodulaire, la fonte blanche, la fonte malléable et les fontes alliées sont très appréciées pour ce type de moulage.
Les aciers
Les pièces moulées en acier sont connues pour leur résistance à la traction et leur ténacité élevées. Les meilleures options en acier sont les suivantes :
- Acier Carbone: Il est usinable et résistant à l'usure en raison d'un pourcentage d'éléments d'alliage plus faible. Cependant, il est plus sensible à la corrosion que d'autres types d'acier.
- Acier allié: Ces aciers contiennent des éléments d'alliage supplémentaires pour améliorer la résistance et la dureté. Les nuances favorables à la coulée comprennent le 45Mn et le 40Cr.
- Acier inoxydable: Avec une teneur élevée en chrome (environ 10.5 %), l'acier inoxydable est résistant à la corrosion et durable. Cependant, il peut être fragile et sa résistance n'est pas aussi bonne que celle de l'acier au carbone.
Alliages d'aluminium
Les alliages d'aluminium conviennent aux applications légères, par exemple dans l'aérospatiale. ASTM A356 et ASTM 360 sont des alliages d'aluminium courants pour la coulée de moules.
Alliages de cuivre
Le cuivre est un matériau ductile doté d'une excellente conductivité et d'une excellente résistance à la corrosion. Il est donc particulièrement adapté aux applications nécessitant ces propriétés, par exemple les composants électriques. Cependant, les alliages de cuivre sont chers et offrent une résistance inférieure à celle de l'acier.
Avantages du moulage en coquille
Le moulage en coquille est populaire pour ses meilleures tolérances, ses finitions de surface et ses capacités de matériaux polyvalents.
Voici une liste des avantages que le processus de moulage a à offrir :
- Meilleure précision dimensionnelle:Les produits moulés en coquille présentent une excellente précision dimensionnelle. Cela est dû à une fine couche de coque durcie, qui conserve sa forme sous la chaleur et la pression. Pour les pièces de taille moyenne, vous pouvez atteindre des tolérances allant jusqu'à ±0.25 mm.
- Bonne finition de surface:Contrairement à la coulée au sable, le métal en fusion entre en contact avec une coque fermée sèche, dont la surface est lisse et non poreuse. Cela se traduit par moins de déformations de surface et une grande surface, idéalement jusqu'à 2.5 µm
- Délais courts:Une fois le moule en coquille réalisé, vous pouvez le réutiliser avec des résultats cohérents. Cela permet non seulement de réduire le délai de production, mais également de rendre le processus économique pour des séries de production plus importantes de la même unité.
- Niveau réduit de défauts de gaz:Le procédé utilise une teneur en liant plus élevée que les autres méthodes. Néanmoins, les noyaux creux à parois minces créent des voies de ventilation naturelles. La perméabilité améliorée du sable plus grossier dans le moule de la carapace contribue à éliminer l'accumulation de gaz, ce qui permet d'obtenir de meilleures pièces moulées.
- Possibilité d'automatisation:Le processus de moulage en coquille peut être facilement automatisé, ce qui le rend adapté à la fabrication en grande série. Il existe des machines capables de gérer toutes les tâches clés : chauffage du modèle métallique, formation de la coquille et assemblage.
- Support matériel polyvalent:Les métaux ferreux et non ferreux peuvent être coulés par moulage en coquille. Cela rend son utilisation polyvalente dans de nombreux matériaux.
Limites du moulage en coquille
Certains inconvénients du moulage en coquille incluent :
- Manipulation de poids limitée:Le moulage en coquille ne peut prendre en charge que des pièces de taille moyenne et de poids limité en raison de sa structure à parois minces. Il peut prendre en charge des pièces entre 30 g et 10 kg (25 lb).
- Résine chère:La résine phénolique thermodurcissable utilisée dans le moulage en coquille est plus coûteuse que les liants utilisés dans le moulage au sable traditionnel.
- Coût d'équipement élevé:Le procédé nécessite également une configuration distincte pour le chauffage et le durcissement, ce qui augmente les coûts. De plus, si vous passez à une version automatisée, le coût d'investissement est encore plus élevé.
Applications du moulage en coquille
Le moulage en coquille est très efficace pour reproduire des pièces métalliques avec une précision dimensionnelle dans un court laps de temps. Ainsi, les produits moulés en coquille s'appliquent à de nombreux secteurs, notamment l'automobile, l'aérospatiale, l'énergie, la médecine, etc.
La présence de résines augmente la douceur de la surface, ce qui élimine le besoin d'un post-traitement approfondi. Par la suite, cela nécessite moins de travail et de temps, ce qui réduit le coût global de production. Pour ces raisons, les fabricants préfèrent la méthode de moulage en coquille pour la production de pièces métalliques de petite et moyenne taille
Le tableau ci-dessous décrit les applications spécifiques du moulage de coquille dans divers secteurs industriels ;
| Industrie - | Applications |
| Automobile | Blocs moteurs, culasses, arbres à cames, vilebrequins, carters de transmission |
| Industrie aerospatiale | Aubes de turbine, carters d'engrenages |
| Machinerie industrielle | Engrenages, soupapes, carters de pompe, bras de levier |
| Equipement électrique | Boîtiers et composants pour systèmes électriques |
| PETROLE ET GAZ | Corps de vannes, composants de précision personnalisés |
Moulage en coquille et autres procédés de moulage
Le moulage est une technologie plus large qui consiste à façonner le matériau en le faisant fondre et en le solidifiant dans une matrice ou un moule. Le moulage en coquille en fait partie. Outre cela, il existe d'autres techniques étroitement liées, telles que le moulage par sablage, le moulage sous pression et le moulage à la cire perdue.
Moulage en coquille ou moulage au sable
Le moulage au sable et le moulage en coquille sont des techniques de moulage au sable. Cependant, le processus de création du moule est différent. Dans le moulage au sable, tout le sable compacté lui-même fait office de moule. En revanche, le moulage en coquille utilise une fine coquille de sable et un liant en résine comme moule.
Les moules en sable sont lâches et le risque de défauts de surface et d'inexactitudes dimensionnelles est plus élevé. En revanche, les moules jetables sont minces et durs, et les produits moulés en coquille ont une meilleure finition.
Moulage en coquille ou moulage à la cire perdue
Monnaie d'investissement utilise une approche de moulage différente de celle du moulage en coquille. Il utilise un modèle en cire pour chaque moulage. Ces modèles en cire sont assemblés dans une structure arborescente (carotte de cire), recouverts d'une boue céramique, puis fondus pour laisser une cavité de moule.
Ainsi, les matériaux utilisés pour le moulage et le modèle sont différents. Les moules en coquille sont généralement métalliques, alors que dans le moulage par cire perdue, ils sont fabriqués à partir de cire. Le moulage en coquille utilise un moule en sable, tandis que le moulage par cire perdue utilise de la céramique réfractive.
Bien que la surface de moulage de la coque implique une meilleure finition de surface, la finition des produits moulés est beaucoup plus élevée dans le cas du moulage à la cire perdue, jusqu'à 1.3 micron.
Moulage en coquille ou moulage sous pression
Le moulage sous pression et le moulage en coquille sont deux techniques de moulage de métal, mais la principale différence réside dans le moule. Le moulage sous pression utilise un moule métallique permanent, ou matrice, et applique une pression élevée pour injecter le métal en fusion dans la cavité du moule. En revanche, le moulage en coquille utilise un moule en coquille jetable en sable + résine.
Contrairement au moulage sous pression, le moulage en coquille ne nécessite pas de pression élevée ; il repose plutôt sur la résistance de la coque liée à la résine pour atteindre la précision. De plus, le moulage sous pression ne fonctionne que pour les métaux à bas point de fusion et les pièces à géométrie simple.
Moulage de coque vs moulage par injection
Le moulage par injection Il s'agit d'une autre technique de moulage précise, mais elle se concentre principalement sur la reproduction de produits en plastique. Dans ce procédé, du plastique fondu est injecté dans un moule métallique sous haute pression, où il refroidit et se solidifie pour obtenir la forme finale.
La principale différence entre le moulage par coque et le moulage par injection réside dans les matériaux utilisés et la méthode de moulage. Le processus de moulage par coque consiste à verser du métal en fusion dans un moule en sable (non consommable). Le moulage par injection, quant à lui, consiste à injecter du plastique dans un moule solide (non consommable).
Faites confiance à RapidDirect pour vos besoins de casting
Vous travaillez sur une pièce ou un prototype qui nécessite un moulage en métal ou en plastique ? Laissez RapidDirect s'en occuper. Nous proposons une gamme complète de pièces moulées en métal et en plastique. services de moulage par injection pour répondre aux diverses exigences du projet.
Pour la coulée de métal, pensez à notre précision services de moulage sous pression, certifiées ISO 9001:2015. Pour les plastiques, nous proposons des options de moulage par injection et de moulage par insertion. Nos produits sont soumis à des contrôles de qualité avec des inspections rigoureuses à chaque étape, de la pré-production à la production finale.
Contactez-nous dès aujourd'hui pour communiquer avec nos experts et donner vie à votre projet avec précision et qualité !
