Avec le développement continu des technologies industrielles et des procédés de production, ainsi que l'intensification de la concurrence sur le marché mondial, notamment depuis l'adhésion à l'OMC, l'industrie de la fabrication de machines et les milieux de l'ingénierie ont des exigences de plus en plus élevées en matière de qualité de fonderie, et en particulier de qualité de surface.Revêtement de couléeLe terme « revêtement de fonderie » désigne un revêtement appliqué à la surface de la cavité ou du noyau d'un moule afin d'améliorer sa réfractarité, sa stabilité chimique, sa résistance à l'abrasion des métaux, son adhérence au sable et d'autres propriétés. La qualité de surface des pièces moulées est étroitement liée à celle-ci. Xinda analysera l'impact du revêtement de fonderie sur la qualité de surface des pièces moulées, en abordant son rôle et ses performances.
I. Le rôle des revêtements
1. Réduire l'adhérence mécanique et chimique du sable sur les surfaces de coulée
Les moules et les noyaux présentent de nombreux pores. Lors du processus de coulée et de solidification, le métal en fusion, sous l'effet de la pression statique et dynamique, pénètre dans ces pores, formant une croûte de sable métallique difficile à éliminer qui adhère à la surface de la pièce moulée : c'est ce qu'on appelle l'adhérence mécanique du sable. L'application d'un revêtement de fonderie permet de sceller les pores entre les particules de sable présentes à la surface du moule et du noyau, de bloquer les passages du métal en fusion et de réduire l'adhérence mécanique du sable. À température de coulée ou inférieure, la surface de l'acier en fusion génère continuellement un film d'oxyde métallique qui peut réagir chimiquement avec le sable siliceux, entraînant une adhérence chimique du sable à la surface de la pièce moulée. L'utilisation d'un revêtement de fonderie permet d'isoler le métal en fusion de la surface du moule ou du noyau, d'inhiber la réaction chimique entre eux et de réduire, voire d'éliminer, l'adhérence chimique du sable à la surface de la pièce moulée.
2. Réduire les inclusions de sable et le lessivage du sable sur les surfaces de coulée
Lors du processus de fonderie, le métal en fusion à haute température exerce un fort rayonnement thermique sur la surface du moule et du noyau. La pression thermique et la résistance à la traction à chaud générées par le moule et le noyau chauffés entraînent la formation d'inclusions de sable dans les pièces moulées. Un revêtement de fonderie permet de ralentir le chauffage par rayonnement du moule ou du noyau, réduisant ainsi, voire éliminant, les défauts d'inclusion de sable. Les revêtements présentant une certaine adhérence peuvent également pénétrer entre les particules de sable à la surface du moule et du noyau, améliorant ainsi la résistance de surface et la résistance à l'abrasion, et réduisant les défauts d'élimination du sable dans les pièces moulées.
3. Améliorer les performances de surface et la qualité interne des pièces moulées
L'ajout de matériaux d'isolation thermique et de réfrigération au revêtement permet d'améliorer la répartition de la température dans la cavité du moule et de contrôler la solidification et la cristallisation de l'alliage, réduisant ainsi l'apparition de fissures à froid et à chaud en surface. L'incorporation de certains inoculants ou éléments d'alliage au revêtement permet également une inoculation locale ou un alliage de surface, améliorant ainsi la structure métallographique et les performances des pièces moulées.
II. Performance des revêtements
1. Stabilité de la suspension
Lors du stockage ou de l'utilisation, les particules solides du revêtement doivent être maintenues en suspension aussi longtemps que possible, sans stratification, précipitation ni agglomération, afin de garantir l'uniformité des performances et de la qualité du revêtement.
2. Facilité de brossage
Les performances d'un revêtement présentant une bonne aptitude à l'application au pinceau sont les suivantes : lorsque le pinceau est entièrement immergé dans le revêtement pour l'application, celui-ci est lisse, non collant et ne transporte pas de particules de sable ; après application, le revêtement s'étale automatiquement sans traces de pinceau et aucune perte de revêtement ne se produit sur la surface verticale de la cavité.
3. Perméabilité
Les revêtements de haute qualité doivent pénétrer à une profondeur adéquate dans le moule et le noyau. Généralement, cette profondeur est de deux à trois fois le diamètre des particules de sable. La pénétration du revêtement dans les pores du moule en sable renforce également l'adhérence entre les particules.
4. Résistance de surface
La capacité d'un revêtement à ne laisser aucune marque ni à perdre de poudre après avoir été rayé ou frotté par une force extérieure une fois durci est appelée sa résistance superficielle. Une résistance superficielle suffisante permet d'éviter les dommages au moule lors de la manipulation, de la mise en place des noyaux et de la fermeture du moule. Un bon revêtement doit également présenter une bonne résistance à l'adhérence du sable, une bonne résistance à la fissuration, une bonne conservation et un faible dégagement de gaz.
III. Principe du revêtement de fonderie influençant la qualité de surface des pièces moulées
1. Isolation par film d'air et film de carbone
Le revêtement en poudre de graphite présente une bonne aptitude au pelage lorsqu'il est utilisé sur des pièces moulées en fonte. Lors de la coulée, de la solidification et du refroidissement, le graphite génère un film de monoxyde de carbone et un film de carbone brillant, empêchant ainsi l'interaction entre le métal en fusion et la surface du moule ou du noyau, et prévenant l'adhérence du sable. La projection d'un revêtement composé d'un mélange d'huile moteur usagée et de poudre de graphite sur la surface de la cavité du moule humide permet d'obtenir des pièces moulées en fonte à parois minces et aux surfaces extrêmement lisses grâce au film de gaz réducteur et au film de carbone générés par la haute température de la coulée.
2. Isolation des scories
Après la coulée, une couche de laitier se forme à l'interface entre le revêtement et la pièce. Cette couche, de viscosité élevée, lie les agrégats réfractaires et empêche la pénétration du métal en fusion. Son efficacité est optimale lorsqu'elle ne réagit pas chimiquement avec les silicates présents dans le métal en fusion et qu'elle n'est pas, ou très peu, mouillée par ce dernier. Lors du refroidissement, le coefficient de retrait linéaire de la couche de laitier diffère sensiblement de celui du métal coulé, générant une forte contrainte de cisaillement à l'interface. Ce phénomène provoque le décollement automatique du revêtement. Ce principe d'isolation par le laitier, qui permet d'empêcher l'adhérence du sable, est appelé théorie de l'isolation par le laitier. Les revêtements formulés à base de métaux réactifs et d'oxydes métalliques peuvent générer, par réaction thermique, un nouvel oxyde réfractaire, capable d'empêcher la pénétration du métal en fusion.
3. Oxydation
L'adhérence de la pièce moulée au sable dépend de l'épaisseur critique de la couche d'oxyde de fer (environ 100 µm) entre la pièce et le revêtement. Pour éviter l'adhérence chimique du sable, il convient d'augmenter l'épaisseur de cette couche. Au-delà de cette épaisseur critique, la couche frittée du revêtement ou le sable de moulage, ainsi que l'oxyde métallique, se détachent facilement de la pièce moulée. Lors du moulage de pièces en acier dans un moule en sable calcaire, la réaction suivante se produit : CaCO₃ = CaO + CO₂, créant une atmosphère fortement oxydante à l'intérieur de la cavité du moule. Cette atmosphère intensifie l'oxydation superficielle des pièces en acier, ce qui explique l'excellente efficacité du sable calcaire pour prévenir l'adhérence du sable.
Forte d'une longue expérience dans le domaine des revêtements de fonderie, Xinda Coatings s'est toujours concentrée sur la qualité des pièces moulées, créant des revêtements haut de gamme adaptés à diverses pièces en acier, en fonte et en métaux non ferreux. S'appuyant sur une équipe R&D professionnelle, Xinda Coatings optimise la formulation de ses revêtements, sélectionne des agrégats réfractaires de haute pureté et garantit une excellente stabilité de suspension, une bonne aptitude à l'application au pinceau et une perméabilité optimale. Après durcissement, le revêtement présente une résistance de surface élevée et une bonne résistance à la fissuration, éliminant efficacement les défauts courants tels que l'adhérence mécanique et chimique du sable et les inclusions de sable. Par ailleurs, l'ajout judicieux d'agents d'isolation thermique, de refroidissement et d'inoculation permet d'optimiser à la fois l'état de surface des pièces moulées et les performances de leur structure métallographique interne, réduisant ainsi considérablement les coûts de nettoyage et le taux de rebut. Qu'il s'agisse de différents procédés de moulage (sable résine, sable silicate de sodium) ou de différentes applications (pièces de machines-outils de grande taille, pièces de précision à parois minces), Xinda Coatings propose des solutions sur mesure. Grâce à une qualité de produit stable et à une expérience d'utilisation efficace, elle aide les entreprises à améliorer leur compétitivité en matière de fonderie, à réduire leurs coûts de production, à garantir la qualité de chaque pièce moulée avec professionnalisme et à devenir un partenaire de revêtement fiable pour les entreprises de fonderie !
