Le moulage à modèle perdu vous offre des passages internes sans noyaux et une pièce moulée sans plan de joint ; le sable vert vous offre le risque d'outillage le plus faible et la base de fournisseurs la plus large en fonte et en acier. Pour une pièce en acier, le choix est plus étroit que ne le laisse paraître n'importe quel tableau comparatif : l'acier au carbone et l'acier inoxydable en modèle perdu ne sont coulés que dans une poignée de fonderies, car le modèle en polystyrène introduit du carbone dans le bain. La fonte grise ou ductile à grand volume avec noyautage important relève du domaine du modèle perdu ; l'acier, et toute petite série, est là où le sable vert ou le no-bake est chiffré.
Qu'est-ce que le moulage à modèle perdu
Le moulage à modèle perdu est un procédé au sable dans lequel un modèle en polystyrène revêtu d'un réfractaire reste dans le moule et est vaporisé par le métal entrant, de sorte que la pièce se forme sans plan de joint, sans noyaux et sans jamais extraire un modèle. Le modèle est moulé à partir de billes de polystyrène expansé dans un outillage en aluminium, collé en un grappe avec sa descente et ses canaux, trempé dans une barbotine réfractaire à base d'eau, et séché. La grappe revêtue est placée dans un châssis et du sable sec, non lié, est vibré autour d'elle ; c'est le compactage, et non un liant, qui maintient le moule.
À la coulée, le front de métal fait fondre et pyrolyse la mousse, et les produits gazeux et liquides s'échappent à travers le revêtement perméable dans le sable. Ce revêtement constitue toute la paroi du moule.
Chaque pièce moulée consomme un modèle, donc l'outillage qui compte est la matrice de moulage de la mousse, et le procédé n'est rentable que lorsque cette matrice est amortie sur une longue série.
Qu’est-ce que la coulée en sable à vert
Le moulage en sable vert moule la pièce dans du sable siliceux lié à l'argile et à l'eau, compacté autour d'un modèle réutilisable qui est retiré avant que les deux moitiés du moule ne se referment et que le métal ne soit coulé. “ Vert ” signifie coulé humide, jamais cuit ni durci chimiquement : le liant argile-eau ne coûte rien par moule, et le sable retourne au malaxeur pour le suivant. Le modèle — bois, plastique ou métal selon la longueur de la série — dure toute la production.
Tout ce pour quoi le procédé est critiqué découle de l'extraction de ce modèle. Le moule se sépare à un plan de joint, les faces verticales nécessitent une dépouille pour se démouler, et chaque passage interne nécessite un noyau placé dans le moule, avec son propre outillage et sa propre erreur de positionnement. En échange, les lignes de moulage ont un cycle rapide, l'outillage est peu coûteux à construire et à modifier, et les règles de dépouille, de plan de joint et de noyautage pour l'acier sont une pratique établie dans n'importe quelle fonderie de métaux ferreux plutôt qu'un programme de développement.
Modèle perdu vs. moulage en sable vert
Le modèle perdu l'emporte sur la géométrie — pas de noyaux, pas de plan de joint, peu ou pas de dépouille, dimensions brutes plus serrées — et le sable vert l'emporte sur le coût d'outillage, la vitesse de cycle, la maturité du procédé et les alliages que l'on peut réellement faire couler. Le tableau met les facteurs côte à côte ; les deux lignes qui nécessitent des conditions pour une pièce en acier le suivent.
| Facteur | Moulage à modèle perdu | Moulage en sable vert |
|---|---|---|
| Modèle | Mousse jetable | Modèle réutilisable |
| Matériau du moule | Sable sec, non lié | Sable humide lié à l'argile |
| Retrait du modèle | Le modèle se vaporise devant le métal pendant la coulée | Modèle retiré avant la coulée |
| Plan de joint | Généralement aucun | Généralement présent |
| Noyaux | Souvent inutile | Fréquemment requis |
| Complexité de conception | Excellente | Moderate to high |
| Passages internes | Très bonne capacité | Nécessitent généralement des noyaux |
| Précision dimensionnelle | Généralement plus serrées | Moderate |
| État de surface | Généralement plus lisses | Généralement plus rugueuses |
| Outillage | Outillage pour modèle en mousse requis | Outillage à modèle conventionnel |
| Vitesse de production | Modérée ; le moulage du modèle, le collage et le revêtement ajoutent des étapes | Très élevée avec moulage automatisé |
| Réutilisation du sable | Élevée | Élevée après conditionnement |
| Nettoyage des pièces moulées | Généralement moins | Généralement plus |
| Contrôle du procédé | Relativement exigeant | Mature et bien compris |
| Production typique | Volume moyen à élevé, pièces fortement noyautées | Volume faible à très élevé |
| Alliages typiques | Aluminium, fonte grise et ductile ; acier au carbone et inoxydable dans quelques fonderies | Fonte, acier, aluminium, alliages de cuivre |
Les alliages d'abord : le modèle perdu est un procédé pour l'aluminium et le fer. Le rapport de l'AFS de 2016 sur l'acier en modèle perdu comptait trois entreprises américaines l'utilisant. L'acier a été coulé de cette façon, mais comme capacité de développement, non comme procédé de catalogue.
Dimensions ensuite : les pièces moulées en acier produites en sable vert tiennent généralement CT 10 à 12, CT 11 à 13 sur les petites séries. La mousse perdue est plus serrée, mais les données de tolérance acier de la SFSA derrière ces grades ne contiennent aucune pièce moulée en mousse perdue, donc aucun grade CT acier n'existe pour un dessin en mousse perdue — et à travers les procédés de moulage en sable qu'elle couvre, la SFSA constate une variation entre fonderies plus grande que l'écart entre les procédés.
Quand devez-vous choisir le moulage en mousse perdue
Choisissez la mousse perdue lorsque la pièce est en fonte grise ou ductile (ou en aluminium), que le volume amortira un moule de moussage, et que la géométrie nécessiterait autrement plusieurs noyaux — passages de collecteur qui se croisent, volutes de pompe, parois minces qui doivent rester uniformes. L'outillage en mousse dure de 400 000 à 750 000 cycles, et c'est l'échelle autour de laquelle le procédé est conçu ; à faible volume, le moule, le collage, le revêtement et le séchage sont des frais généraux qu'un modèle en bois ne supporte jamais.
Pour l'acier au carbone ou inoxydable, choisissez la mousse perdue seulement si vous avez déjà trouvé une fonderie qui la coule, et lisez ses données de reprise de carbone avant de lire ses tolérances. La mousse ne disparaît pas simplement : le polymère liquéfié est piégé entre le métal qui avance et le revêtement et laisse un film de carbone sur la surface de la pièce moulée.
Un essai publié sur A216 WCB qui a coulé le même acier à faible teneur en carbone par mousse perdue et par sable vert a trouvé une contamination élevée et dépendante du type de mousse, avec plus de perlite et une dureté plus élevée dans chaque échantillon en mousse perdue. Sur un grade spécifié pour sa faible teneur en carbone, c'est une chimie que vous n'avez pas commandée. Si la pièce est en acier et que ce qui vous attire vers la mousse perdue est la tolérance ou l'absence de plan de joint plutôt que le volume, moulage à cire perdue est le procédé qui existe déjà pour l'acier à ces tolérances.
Quand devez-vous choisir le moulage en sable vert
Choisissez le sable vert pour de l’acier au carbone, inoxydable, gris et de la fonte ductile pièces dont les passages peuvent être noyautés conventionnellement, à tout volume, et sans hésitation en dessous d'environ 200 lb. Au-dessus de 200 lb, le no-bake tient généralement des tolérances plus serrées que le sable vert, donc pour les carters plus lourds la comparaison pertinente est sable vert versus no-bake, pas sable vert versus mousse perdue.
Ne laissez pas le plan de joint vous détourner du sable vert. En acier, les données de la SFSA ne montrent aucune variabilité supplémentaire significative à travers un plan de joint en sable vert, tandis que le no-bake ajoute environ 1 mm de dispersion à 6σ à cet endroit — “ pas de plan de joint ” rapporte le moins précisément dans le procédé auquel il est opposé.
Ce que le sable vert vous coûte, c'est la dépouille, les noyaux et une surface brute plus grossière. La plupart de cela est récupéré en plaçant les dimensions critiques sur les caractéristiques usinées et en tenant CT 10 à 12 partout ailleurs ; des tolérances serrées sur des faces qui n'ont pas d'importance augmentent le prix de la pièce moulée et ne rapportent rien.