Application de sable enduit à haute température sur des pièces en acier moulé de petite et moyenne taille

Résumé : Dans cet article, selon les caractéristiques du sable en film, les problèmes de qualité rencontrés dans la production de sable de fonderie d'acier produit par la société de l'auteur sont présentés, les raisons de leur apparition sont analysées et diverses formules et processus sont adoptés pour divers situations pratiques, de sorte que le moulage puisse être produit des produits en acier qui répondent aux exigences du processus de sable en film, qui est particulièrement adapté au moulage de pièces moulées en acier produites par moulage de précision.

Mots clés : film de sable ; moulage d'acier; moulage à la cire perdue

Les pièces en acier moulé ont de nombreuses excellentes propriétés, telles que l'acier au carbone, l'acier faiblement allié, une résistance élevée, une ténacité élevée et de bonnes performances de moulage et de soudage ; et l'acier spécial peut résister à l'usure, à la chaleur, à la corrosion, aux basses températures et à d'autres conditions de travail spéciales. Par conséquent, les pièces en acier moulé sont largement utilisées dans les industries lourdes, minières, de transport, les centrales électriques, l'ingénierie mécanique, l'aérospatiale et dans de nombreuses autres industries. À l'heure actuelle, en termes de demande de pièces moulées en acier, ou principalement de pièces moulées de moyenne et grande taille, et d'exigences de production de masse, les pièces moulées de petite et moyenne taille sont relativement petites, mais la quantité est plus grande et, appartenant à des pièces moulées de précision et complexes à paroi mince. les pièces moulées jouent donc un rôle très important dans divers domaines industriels.

Actuellement, dans la production de pièces moulées en acier de petite et moyenne taille, il existe de nombreuses méthodes technologiques, très diverses et chacune d'elles a ses propres caractéristiques, chacune avec ses propres avantages et inconvénients. Selon le point de fusion élevé de l'acier moulé, l'oxydation de l'acier liquide, la mauvaise fluidité de l'acier, le retrait, les pièces en acier moulé sont sujettes au sous-remplissage, à la ségrégation à froid, au retrait et à l'affaiblissement, aux fissures et au sable et à d'autres défauts de coulée dans les caractéristiques de recherche du meilleur petites et moyennes pièces en acier moulé, il doit y avoir des travailleurs de fonderie du monde entier requis de toute urgence pour résoudre la clé technique. À partir de la production actuelle en Chine, le processus de production de moulage est appliqué dans le processus de production selon les trois types de méthodes suivants : sable humide d'argile, sable auto-durcissant de résine et méthode de moulage par fusion.

(1) Argile Sable Humide

Sable humide d'argile, la plus grande limitation est que la résistance du sable n'est pas élevée, ce qui fait que la méthode de moulage facile à réaliser des pièces moulées produit des défauts de coulée. Tels que les pièges à sable, les trous de sable, les trous d'aération, les trous de retrait, l'adhérence du sable en surface, les fissures, le gonflement des boîtes, etc., le nombre de défauts qui doivent être soudés pour faire face à des coûts de nettoyage relativement importants est élevé. Par conséquent, sur la base de la situation mondiale, il semble que la production de sable argileux humide pour les pièces en acier ne soit pas importante, avec une chaîne de production de moulage automatique, la production est encore moindre, de sorte qu'à l'heure actuelle, le sable argileux humide est principalement utilisé pour la production de pièces en fonte.

(2) Sable résineux auto-durcissant

Depuis 1973, la Chine a commencé à explorer l'application du sable auto-durcissant de résine furannique, à travers le processus de modélisation avec des pièces moulées de haute précision dimensionnelle et de qualité de surface (précision dimensionnelle CT10 ~ 12, rugosité de surface Ra25 ~ 50um), le routage du noyau est bon, fonderie le nettoyage du sable est simple, la régénération du vieux sable sec est facile à réutiliser, le taux de recyclage est élevé (plus de 90 %) et d'autres avantages. À l'heure actuelle, les pièces moulées en acier de grande et moyenne taille en Chine progressent davantage et sont largement utilisées. Cependant, en raison du coefficient de dilatation thermique élevé du sable de résine, la température élevée de la concession est mauvaise et les pièces en acier moulé sont faciles à produire des fissures. Le système de liant contient du S, du N et d'autres éléments nocifs, qui provoquent facilement une carburation de la surface de l'acier moulé, une pénétration du soufre et des microfissures de surface ; le dégazage du sable est élevé, la coulée est sujette à la porosité ou aux défauts d'azote causés par la porosité sous-cutanée ; le processus de mélange du sable, de modelage, de coulée, de ponçage, de nettoyage produit du S0, du C0 et d'autres gaz nocifs qui polluent l'environnement de travail. Par conséquent, le processus de sable utilisant de la résine furannique pour produire des pièces en acier moulé n'est pas un choix idéal, en particulier pour la production de pompes, de vannes, de locomotives à parois minces et de structure complexe, ainsi que de pièces en acier moulé de petite et moyenne taille, ce qui est encore plus indésirable. .

(3) Méthode de coulée à la cire perdue

Selon les exigences des produits de moulage de précision et du processus de production, ils peuvent être divisés en deux catégories : la première est l'utilisation d'un matériau de moule de haute qualité, d'un moule à haute pression, d'une coque en silice sol et en acétate d'éthyle silicate, d'un décirage à la vapeur, d'un décirage atmosphérique rapide ou processus de fusion et de coulée sous vide, puis il existe un processus de coulée par fusion commun international. Il peut produire des pièces moulées de précision de niveau CT4 ~ 6, une rugosité de surface Ra0,8 ~ 6,3 um, principalement utilisées pour produire des aubes d'avions et de turbines à gaz et d'autres pièces moulées de haute qualité : ou de l'acier inoxydable général, de l'acier faiblement allié, de l'acier au carbone et d'autres investissements. moulages. Ce type de moulage nécessite un niveau de technologie et des coûts de production plus élevés, et sa part globale est faible en Chine. La deuxième catégorie est l'utilisation de matériaux de moulage en stéarate paraffinique de mauvaise qualité, la fabrication de moules à basse pression, la coque en verre soluble, le déparaffinage à l'eau chaude, la fusion atmosphérique lente et le processus de coulée. Il peut produire des pièces moulées avec un niveau de précision CT7~9 et une rugosité de surface Ra2,5~25μm, principalement utilisées pour produire des pièces en acier au carbone et en acier faiblement allié avec de faibles exigences de qualité. En raison du cycle de production court, des bas prix des matières premières et des matériaux auxiliaires, et de la diminution des investissements en équipements, il est largement utilisé dans les industries nationales telles que les véhicules lourds, les tracteurs, les machines, les équipements métallurgiques, les machines-outils, les pompes et les vannes, etc. Il est actuellement utilisé pour remplacer le moulage au sable en Chine. Il s'agit de la principale méthode de modélisation remplaçant le moulage au sable dans la production de pièces moulées en acier de petite précision et complexes en Chine. Cependant, il existe des tolérances en matière de traitement de coulée, de consommation d'énergie et de matières premières, de longs cycles de production, de pollution environnementale grave, de faible efficacité de production et d'autres problèmes.

Compte tenu de la production actuelle de pièces moulées dans la production des trois types ci-dessus de petites méthodes de production de pièces moulées de précision, il existe certains inconvénients, les auteurs de cet article, selon la boîte à noyau chaud de sable de résine furannique, la mobilité est mauvaise, la boîte froide avec noyau de sable, la mobilité est bonne, mais hors de la boîte, la résistance est faible, et a proposé d'utiliser un processus de moulage en coquille de sable avec revêtement en résine, pour produire de petites pièces moulées de précision du processus de moulage.

Le moulage en coquille a été développé par l'Allemagne dans les années 1940, mais est arrivé tardivement dans la recherche nationale. Par rapport au moulage en coquille de sable conventionnel, le moulage en sable nécessite moins d'investissement en équipement, un faible encombrement, une production pratique, une efficacité de production élevée, un moulage avec moins de sable, moins de poussière sur le site de production, moins de bruit, et a donc peu de pollution pour l'environnement, surface de moulage la finition est élevée, la précision dimensionnelle élevée, etc., dans l'industrie automobile chinoise, les pièces en fonte sont largement utilisées. Afin d'améliorer la résistance thermique du sable en film, la Chine a adopté du sable brut spécial (tel que le sable de zircon, le sable de chromite, etc.) transformé en sable en film spécial pour répondre aux besoins de production. Cependant, le sable de zircon, le sable de chromite et d'autres matières premières spéciales à base de sable sont rares, chers et dépendent des importations : De plus, la surface des pièces en acier moulé, en particulier dans les trous de coulée (tête de noyau) sur la surface et les coins, l'apparence de des traces de fil ou des défauts de coulée de peau ridée, qui affectent sérieusement la qualité de la surface de coulée, limitant son utilisation en production. Compte tenu de la température de coulée élevée, de la mauvaise fluidité du métal et du retrait important des pièces moulées de petites pièces en acier produites par du sable enduit, nous avons modifié la résine phénolique pour améliorer sa résistance à la chaleur, améliorer ses propriétés thermiques et ajouter des matériaux auxiliaires spéciaux pour ralentir le décomposition de la résine, supprime la chaleur de décomposition générée par le sable, améliore encore la fluidité du sable enduit, améliore la résistance à haute température et sa stabilité et maintient une faible teneur. Par conséquent, sable enduit spécial résistant aux hautes températures à base de quartz. du sable a été développé, qui présente d'excellentes performances à haute température et d'autres caractéristiques de moulage complètes, peut remplacer le sable de zircone enduit coûteux pour produire une variété de pièces moulées complexes en acier de petite précision, réduisant considérablement les coûts pour améliorer le rendement et la qualité du moulage. La résistance à la compression à haute température du sable enduit augmente à plus de 0,8 MPa à partir de 0,1 ~ 0,2 MPa de sable enduit ordinaire, le temps de résistance à la chaleur augmente à plus de 150 s à partir de 60 ~ 110 s de sable enduit ordinaire, la résistance à la traction à température ambiante dépasse 3,5. MPa, la résistance thermique dépasse 2,0 MPa et la quantité de dégagement de gaz est inférieure à 18 m1/g (voir tableau 1).