Le sable vert est du sable siliceux lié avec de l'argile bentonite, activé par l'eau, avec un additif carboné tel que du charbon marin mélangé. Quatre matériaux, aucun liant chimique et aucune étape de durcissement.
Le nom fait référence à l'humidité : le moule est damé et coulé alors qu'il est encore humide. Il n'a également aucun rapport avec le minéral glauconite vendu sous le nom de “ greensand ” pour le sol de jardin.
Ce qui entre dans un mélange de sable vert
Un mélange de sable vert est constitué de quatre classes d'ingrédients, et les pourcentages publiés pour ceux-ci divergent d'une source à l'autre parce que l'alliage coulé, la taille de la pièce et l'épaisseur de section, et la quantité de sable de noyau que le travail entraîne dans le système font tous bouger les chiffres.
| Ingrédient | Part typique | Ce qu'il fait dans le moule |
|---|---|---|
| Sable de silice | 85–95% | Masse réfractaire ; maintient la cavité contre la température de coulée |
| Argile bentonite | 5–12% | Le liant ; plus d'argile augmente la résistance et diminue la perméabilité |
| Eau | 2–5% | Active l'argile et donne de la plasticité ; au-delà du point de trempe, plus d'eau affaiblit le moule |
| Additif carboné | 2–10% | Forme un film de carbone lustré à la face du moule contre la pénétration et le brûlage |
Sable de base
Le sable de base est acheté pour sa réfractarité et sa granulométrie. La silice à 98% SiO₂ fond à environ 3100 °F (1704 °C) ; les sables avec moins de silice, le sable de lac entre autres, fondent plus près de 2800 °F (1538 °C).
Un sable plus fin donne une meilleure surface brute de coulée mais exige plus d'argile et d'eau et évacue les gaz moins librement ; un sable plus grossier évacue bien les gaz et tend vers une surface plus rugueuse et une pénétration du métal.
Chromite, zircon et olivine remplacent la silice comme sable de base ou de face là où les défauts d'expansion ou la pénétration ne disparaîtront pas autrement.
Bentonite : sodique ou calcique
Les fonderies de fer et d'acier utilisent de la bentonite sodique, ou un mélange pondéré vers celle-ci, parce qu'elle maintient sa résistance à la température de la face du moule. Comparée en laboratoire à 8% d'argile et à compactabilité égale, la bentonite sodique a atteint 575 psi en compression à chaud à 1800 °F contre 110 psi pour la calcique, avec une résistance à la traction humide plusieurs fois supérieure.
La bentonite calcique s'écoule mieux et développe ses propriétés vertes plus rapidement, et au même 8% elle a donné la résistance à la compression verte la plus élevée, 14,3 psi contre 11,8. Le mélange des deux argiles est une pratique courante et amène les propriétés du moule près de la moyenne des deux.
Additifs carbonés et alliage coulé
L'additif carboné est l'ingrédient qui change avec le métal. Fonte grise et de la fonte ductile les moules contiennent du charbon marin à environ 5% du mélange. Une partie de ce charbon marin est maintenant remplacée par de la lignite caustifiée ou de la gilsonite pour réduire les émissions.
Sur le de l’acier au carbone côté, le même carbone est un handicap. La pratique de l'acier utilise des additifs d'oxyde de fer, et un grand nombre de moules en acier sont chimiquement liés plutôt que liés à l'argile.
Comment une fonderie contrôle le mélange
Une fonderie fait fonctionner son sable selon un ensemble de propriétés mesurées, et elle les pilote avec l'humidité. La compactabilité est le proxy de travail pour l'eau : le malaxeur est réglé pour maintenir un indice de compactabilité.
Le test au bleu de méthylène rapporte l'argile active, la seule argile encore capable de lier ; le test d'argile AFS compte tout le matériau fin, l'argile morte, les cendres et le coke inclus. Le côté carbone se divise de la même manière : la perte au feu compte tous les combustibles dans le sable, tandis que le test des volatils à 900 °F (482 °C) isole le charbon encore capable de travailler.
La résistance à la compression verte et l'argile au bleu de méthylène sont des tests quotidiens, l'argile totale et les combustibles hebdomadaires. Demandez à un fournisseur ses limites de contrôle et depuis combien de temps ses enregistrements remontent ; un système dérivant se manifeste sur vos pièces sous forme de soufflures, pénétration et inclusions de sable.
Pourquoi le sable système n'est pas la recette
Le sable dans le châssis est du sable recirculé, et sa composition dérive à chaque passage dans la ligne de moulage. La chaleur à la face du moule détruit le pouvoir liant de la bentonite pour de bon, au-dessus d'environ 600 °F (316 °C) pour la bentonite calcique et 1200 °F (648 °C) pour la sodique. L'argile morte reste dans le système sous forme de fines inertes.
Selon l'atmosphère dans le moule, l'additif carboné retourne au malaxeur sous forme d'un mélange de charbon, de coke et de cendres, et seul le charbon non brûlé fait encore un travail. Ainsi, de nouvelle argile, de nouveau carbone et du nouveau sable entrent à chaque cycle, dimensionnés selon ce qui a été détruit.
Le malaxage est ce qui fait compter un ajout. Deux usines travaillant à partir de la même recette et malaxant différemment produiront des moules différents.