Les défauts d'inclusion de laitier et de sable constituent depuis longtemps un défi majeur dans la production de pièces moulées en mousse perdue. Actuellement, la coulée en mousse perdue rencontre un franc succès dans trois principaux types de produits : les pièces résistantes à l'usure, les raccords de tuyauterie et les pièces moulées en caisson, qui nécessitent tous peu, voire aucun post-traitement. Cependant, pour les pièces moulées comportant de multiples surfaces usinées de haute précision, la correction des défauts d'inclusion de laitier est essentielle. L'expérience pratique montre que les mesures suivantes peuvent réduire, voire éliminer, efficacement ces défauts :
Le rôle des revêtements en mousse perdue est multiple :
Amélioration de la finition de la surface de coulée en réduisant la rugosité de 2 à 3 degrés, améliorant ainsi la qualité de la surface et la facilité d'utilisation.
Minimiser l'adhérence du sable et les défauts des trous de sable.
Facilite l'enlèvement du sable et le nettoyage.
Permet aux liquides et gaz fondus du modèle en mousse de s'échapper à travers le revêtement dans le sable du moule pendant le coulage, tout en empêchant la pénétration du métal dans le moule en sable et en évitant les trous de gaz, les infiltrations de métal et les défauts de carbone.
Amélioration de la résistance et de la rigidité du modèle pour éviter toute déformation ou tout dommage pendant le transport, le remplissage de sable et le moulage par vibration, améliorant ainsi la précision dimensionnelle et le rendement de la coulée.
Pour éviter les inclusions de laitier, les revêtements doivent présenter une résistance et une réfractarité élevées. La couche de revêtement appliquée sur le modèle en mousse doit résister aux fissures et au pelage pendant le séchage et le transport (résistance à température ambiante suffisante) et supporter un décapage prolongé par le métal à haute température sans se rompre (résistance à haute température requise). Une carotte de coulée hermétique et un revêtement intact sur le système de coulée et d'injection constituent des garanties essentielles : tout jeu, fissure ou pelage peut permettre au sable, aux débris de revêtement ou aux impuretés de pénétrer dans le métal en fusion et de provoquer des inclusions de laitier.
La résistance et la perméabilité sont des propriétés clés du revêtement ; les revêtements des systèmes d'injection nécessitent souvent une réfractarité supérieure à celle des pièces moulées pour résister à un décapage prolongé du métal à haute température. Les opérateurs doivent garantir une application uniforme du revêtement.
Lors de l'assemblage du moule, le revêtement du groupe de modèles (modèle + système d'injection) doit être exempt de décollement, de fissures ou de fentes, notamment au niveau des joints entre la carotte et le canal d'injection, entre le canal d'injection et l'entrée d'injection, et entre l'entrée d'injection et la pièce moulée. Les joints fragiles ou mal enduits risquent d'être infiltrés par du sable ; ces zones nécessitent donc une résistance accrue, des revêtements plus épais et des systèmes d'injection suffisamment rigides (avec des nervures ou des manchons de renfort si nécessaire).
Le groupe de motifs doit reposer de manière stable sur le sable du fond du bac à sable ; une mise en suspension pendant le remplissage et les vibrations peut fissurer le revêtement. Le sable doit être introduit progressivement au moyen de tuyaux, le ponçage de type 雨淋 étant réservé au compactage par vibration. La vibration doit commencer par une faible amplitude jusqu'à ce que le motif soit entièrement recouvert, puis augmenter progressivement. Le système d'injection, en particulier la carotte, ne doit pas être plié ni tordu pendant les vibrations afin d'éviter d'endommager le revêtement, et la carotte doit être hermétiquement fermée pour empêcher la pénétration de sable.
Tout au long de l'assemblage, du remplissage au sable et des vibrations, une attention particulière doit être portée à l'intégrité du revêtement. Immédiatement avant le coulage, le godet de coulée doit être nettoyé du sable flottant, de la poussière et des débris.
Des têtes de coulée plus hautes augmentent le frottement du système d'injection et du moule, augmentant ainsi le risque d'endommagement du revêtement et d'inclusion de sable. La hauteur de la tête de coulée doit être ajustée à la taille de la pièce, en utilisant des poches de coulée de taille appropriée afin de minimiser la hauteur de coulée et de maintenir la buse de la poche près du godet de coulée. Évitez d'utiliser de grandes poches pour les petites pièces.
Des températures de coulée élevées augmentent les exigences en matière de performance du revêtement et augmentent les risques d'adhérence du sable et d'inclusions de scories. Les températures optimales varient selon le matériau :
Fonte grise : 1380–1420°C (avec température de coulée ~1480°C).
Fonte ductile : 1420–1450°C (température de coulée ≥1500°C).
Pièces moulées en acier : 1480–1560°C.
Pour les pièces moulées en fonte nécessitant 300 à 500 kg de métal en fusion par moule, la durée de coulée doit être contrôlée à 10 à 20 secondes.
La coulée en mousse perdue utilise généralement des conditions de vide lors du coulage pour compacter le sable sec, accélérer l'évacuation des gaz, améliorer la capacité de remplissage et renforcer la sécurité au travail. Cependant, une pression négative excessive augmente le risque d'aspiration de sable sec et d'impuretés dans le métal en fusion par les fissures du revêtement, tout en favorisant l'adhérence du sable. Un remplissage rapide aggrave l'érosion et l'écaillage du revêtement. Pour les pièces moulées en fonte, la pression négative optimale est généralement comprise entre 0,025 et 0,04 MPa.
L'inclusion de déflecteurs de scories, d'écumeurs dans le système de distribution et de colonnes montantes de collecte de scories dans les pièces moulées permet de piéger et d'éliminer les scories, atténuant ainsi les défauts d'inclusion de sable et de scories.
La granulométrie du sable affecte l'adhérence du laitier et du sable : des grains trop grossiers augmentent les défauts. Pour les pièces moulées en fonte, un sable de quartz sec (sable lavé) d'une granulométrie de 30/50 est généralement adapté.
La purification du métal en fusion tout au long du processus de coulée – de la fusion à la coulée en passant par la surchauffe – est essentielle pour la coulée en mousse perdue. La technologie de filtration est une méthode efficace pour y parvenir.
En mettant en œuvre systématiquement ces mesures, les défauts d’inclusion de scories dans la coulée de mousse perdue peuvent être considérablement réduits, améliorant ainsi la qualité et le rendement globaux de la coulée.
