I. Causes des fissures

Les fissures qui apparaissent dans le sable autodurcissant à base de résine furanique lors du processus d'autodurcissement résultent des effets combinés des caractéristiques de durcissement de la résine, des propriétés du sable, des conditions environnementales et des opérations de traitement. Seule une analyse approfondie et une optimisation précise des paramètres de traitement permettent d'éliminer efficacement les défauts de fissuration.

1. Influence des caractéristiques de réaction entre la résine et le durcisseur

   Lorsqu'on mélange une résine furanique autodurcissante, un durcisseur et du sable, une réaction de réticulation exothermique se produit, assurant le durcissement du moule. Si le dégagement de chaleur est intense et concentré, un gradient de température important se crée à l'intérieur du moule. La couche externe durcit rapidement pour former une coque rigide, tandis que la partie interne continue de réagir et se dilate sous l'effet de l'accumulation de chaleur. Des fissures apparaissent lorsque la contrainte de dilatation interne dépasse la limite de résistance à la traction de la coque externe rigide.

   Pour les moules de grande taille utilisés pour le moulage de pièces de forte épaisseur, des dosages plus élevés de résine et de durcisseur entraînent une accumulation de chaleur de réaction et une différence de température importante entre les couches interne et externe. La couche externe, soumise à des contraintes de traction, est sujette à la fissuration.

2. Influence des propriétés et de la granulométrie du sable

   La granulométrie du sable, sa forme, sa teneur en argile et en fines influencent fortement sa tendance à la fissuration. Une granulométrie inadaptée, avec un excès de sable fin, augmente la surface de liaison de la résine, ce qui entraîne un retrait de polymérisation plus important et des points de concentration de contraintes susceptibles d'amorcer des fissures.

   Comparativement aux grains de sable arrondis, les grains de sable anguleux offrent une plus grande résistance au frottement lors du retrait de la résine, limitant ainsi la déformation libre de la masse de sable et augmentant les risques de fissuration. L'excès d'argile et de fines absorbe une partie de la résine, réduisant l'adhérence effective entre les grains de sable. Les variations de volume supplémentaires dues à la déshydratation et au changement de phase, combinées aux contraintes de retrait de la résine, favorisent l'apparition de fissures.

3. Influence des opérations de processus

• Un temps de mélange insuffisant empêche une répartition uniforme de la résine et du durcisseur autour des grains de sable. Les zones riches en résine présentent un retrait important, tandis que les zones insuffisamment résineuses ont une faible résistance. Une répartition inégale des contraintes internes provoque des fissures.

• Un compactage inégal constitue un autre facteur défavorable. Les zones fortement compactées présentent une grande rigidité et ne peuvent relâcher les contraintes internes par de faibles déformations, tandis que les zones faiblement compactées ont tendance à se déformer. L'interaction entre ces zones crée les conditions propices à la formation de fissures.

• Le moment du démoulage est crucial. Un démoulage prématuré, effectué avant que le moule n'ait acquis une résistance suffisante, provoque la formation de microfissures sous l'effet de la force de démoulage externe et du poids du moule, qui se propagent ensuite lors des opérations suivantes.

• Lors de l'application de revêtements à séchage rapide, un indice Baumé inadapté et des solvants inappropriés prolongent le temps d'application. Un échauffement excessif après l'allumage provoque une concentration des contraintes et des fissures.

  4. Influence des conditions environnementales

      La température et l'humidité ambiantes agissent comme régulateurs de la réaction d'auto-durcissement.

• La température élevée accélère le durcissement, réduit le temps de travail du mélange de sable et permet un durcissement rapide du moule. Les contraintes internes ne peuvent se dissiper suffisamment, ce qui entraîne des fissures.

• Les basses températures ralentissent la réaction et entraînent un durcissement incomplet. Le moule acquiert sa résistance lentement et une légère contrainte extérieure lors de sa manipulation peut provoquer des fissures.

• L'humidité élevée permet au sable d'absorber l'humidité ambiante. Lors du durcissement, l'eau s'évapore et génère une pression de vapeur qui rompt les ponts de résine. La concentration des contraintes autour des pores se transforme alors en fissures.

II. Mesures préventives de processus pour les fissures

1. Contrôle de la vitesse de durcissement

   Évitez un durcissement trop rapide. Déterminez les temps de travail et de démoulage appropriés pour le sable de résine furanique en fonction des conditions de production réelles. À basse température ambiante, préchauffez les modèles métalliques et les refroidisseurs pour la fabrication des moules et des noyaux afin d'obtenir une vitesse de durcissement homogène et de réduire les écarts de température.

2. Optimisation de la conception structurelle des moules

   Pour les moules de forte section, privilégiez les structures creuses afin de réduire la consommation de matière et d'éviter les déformations et les fissures. Optimisez la structure et la rigidité des châssis de noyau ; les châssis en fonte sont à privilégier. Si des châssis en acier sont utilisés, assurez-vous d'une rigidité suffisante pour éviter les contraintes élastiques.

   Placez les moules volumineux et complexes sur des palettes dédiées afin d'éviter toute déformation sous leur propre poids.

3. Optimisation des matériaux de moulage

   Utiliser une résine thermoplastique furanique autodurcissante à faible retrait. Maîtriser le taux d'ajout de résine, généralement inférieur ou égal à 1 % de la masse de sable. Choisir des résines présentant une faible tendance au cokage à haute température.

   Utiliser un équipement de mélange continu de haute précision avec dosage précis. Respecter la durée de mélange spécifiée pour obtenir un mélange homogène de tous les composants. Utiliser un durcisseur à base d'acide sulfonique qualifié, à teneur en acide libre stable.

4.  Standardisation des opérations de processus

   Remplissage et compactage complets du sable dans le temps de travail du sable mélangé, et maintien d'un compactage uniforme du moule.

   N’appliquez le revêtement qu’après un durcissement suffisant du moule. Pour les revêtements à base d’alcool, appliquez-les rapidement et enflammez-les immédiatement afin de limiter l’impact thermique de la flamme sur le moule. Utilisez les solvants préconisés par le fabricant pour ajuster l’indice Baumé du revêtement et éviter la surchauffe et le retrait excessif.

   Activez le système de dépoussiérage du sable usagé pendant le secouage. Surveillez la teneur en fines et l'indice de demande en acide du sable recyclé afin de maintenir une qualité de sable stable.

La résine autodurcissante furanique XINDA est une résine thermodurcissable contenant des cycles furanniques, qui durcit à température ambiante par catalyse acide. Son utilisation permet des économies d'énergie, de faibles émissions de carbone et une faible pollution environnementale. Elle est largement utilisée pour la fabrication de moules et de noyaux pour pièces moulées unitaires, en petites séries, moyennes, grandes et très grandes. Cette résine offre une polymérisation stable, garantit une qualité de moule fiable et contribue à réduire les défauts de moulage.