Analyse du sable

Toucher avec la langue…

Les maîtres mouleurs expérimentés utilisaient cette technique pour déterminer si le matériau de moulage utilisé avait la bonne consistance. Aujourd’hui, la technique a quelque peu évolué, mais le problème reste le même : l’une des propriétés les plus importantes d’un moule de coulée humide est sa résistance, car chaque moule est soumis à différentes contraintes mécaniques lors du retrait du modèle, de la mise en place des noyaux, de la coulée, mais aussi lors de toute autre manipulation, et doit néanmoins conserver de manière fiable sa géométrie stable.

Le sable de moulage lié à la bentonite doit répondre à ces exigences : il doit être suffisamment humide (comme une boule de neige) pour être malléable, mais il doit également être suffisamment sec pour ne pas coller au modèle et ne pas se déchirer. Il doit être suffisamment fin pour créer une surface uniforme, mais pas trop fin pour pouvoir former de grands volumes de sable de manière stable (« poussière de bois ») – celle-ci forme certes une belle surface lisse (et est souvent utilisée dans le moulage artistique), mais rend impossible la fabrication automatisée de pièces moulées à la machine.

Kernpaket für ein Motorgehäuse aus duktilem Gussisen mit Kugelgraphit in der Maschinenformerei für Baufahrzeug.
Nach der Kernfertigung von Sandkern aus Cold-Box-Sand müssen die Sandkerne trocknen, um eine für den Abguss geeignete Feuchtigkeit aufzuweisen.

La surface du sable doit être suffisamment dense pour rester malléable (teneur en hydrogène), mais elle doit rester perméable aux gaz afin de permettre au gaz emprisonné dans le volume creux de s’échapper lorsque la masse fondue s’écoule.

Afin de maîtriser ces propriétés multiples et souvent contradictoires, un certain nombre de paramètres différents ont été définis au fil des ans, qui décrivent la résistance aux différentes contraintes à l’aide d’essais standardisés avec des échantillons normalisés.

Notre objectif grâce à l’analyse du sable

L’objectif de l’ensemble des analyses est le contrôle du matériau de moulage, c’est-à-dire la régulation des fluctuations inévitables de la composition du matériau de moulage et donc de ses propriétés. Une combinaison de circuits de régulation en ligne (par exemple pour contrôler le dosage de l’eau) et d’analyses en laboratoire est utilisée pour la surveillance à long terme, en comparaison avec les valeurs mesurées à long terme de l’installation. Cependant, cela ne suffit pas à garantir un contrôle satisfaisant de la qualité du matériau de moulage. Un contrôle permanent des paramètres du matériau de moulage par le laboratoire de sable est toujours nécessaire pour compenser les fluctuations et maintenir à long terme la composition souhaitée du matériau de moulage.

Gleichmäßige Größenverteilung im Formsand gewährleistet eine hohe Fertigungsqualität in einer Eisengiesserei für anspruchsvolle Komponenten.
Formsand für eine Probe der Zugfestigkeit des Sandes wird in den Probenkörper eingefüllt

Contrôle permanent des paramètres du matériau de moulage

Afin de compenser ces fluctuations inévitables, il est souhaitable d’évaluer chaque lot individuellement afin de déterminer, par exemple, les quantités d’eau, de bentonite et d’agents de brillance à ajouter lors de la préparation du matériau de moulage dans le mélangeur.

Des échantillons ronds normalisés (50 mm de diamètre, compactés avec trois coups de pilon selon la fiche technique VDG P 38) sont fabriqués et soumis à différents essais.

Échantillons ronds normalisés – 50 mm

  • Pour tester la perméabilité au gaz, l’échantillon reste dans un tube et on mesure la quantité d’air qui traverse le matériau de moulage à une pression donnée.
  • La teneur en eau est déterminée à partir de la perte de poids lors du séchage d’un échantillon dans un four.
  • La granulométrie et la répartition granulométrique au sein du matériau de moulage sont déterminées par analyse granulométrique.
  • La résistance à la compression est vérifiée à l’aide d’un appareil de battage, tandis que la résistance au cisaillement, à la fente et à la traction humide est mesurée dans le même appareil à l’aide de plaques de réception interchangeables.
  • Le contrôle de la résistance à la déformation est effectué sous forme de mesure de force sans déplacement. La force mesurée correspond à la résistance à la pénétration comme mesure de la résistance à la déformation (similaire aux mesures de dureté pour les matériaux métalliques).
Der Anteil Bentonit im Formsand wird im Sandlabor einer Maschinengiesserei für Grauguss und Sphäroguss täglich überprüft

Seule la totalité des essais décrits donne une image fiable du système complexe que constitue le matériau de moulage, dont la composition change constamment en fonction de la quantité de sable de moulage « brûlé » provenant de la zone de la couche limite entre la pièce moulée et le moule en sable humide qui est tamisée après le vidage du moule, et de la quantité de sable de noyau frais qui est ajoutée via les noyaux utilisés.

La complexité est essentielle

Le matériau coulé n’est pas pertinent, qu’il s’agisse de fonte sphéroïdale ou de Ni-Resist, c’est la complexité des composants qui est essentielle : les corps de pompe apportent beaucoup de sable de noyau frais, tandis que les ponts d’essieu ou les roues ne nécessitent pratiquement pas de noyaux. La gamme de produits moulés ou la diversité des secteurs d’activité influencent donc le cycle du matériau de moulage.

La qualité interdépendante est déterminante

Ces exemples donnent également une idée de la problématique globale de la qualité ; pratiquement aucun des facteurs d’influence ne peut être considéré isolément. Tout doit s’imbriquer parfaitement : ce n’est que lorsque les contrôles accompagnant le processus et les contrôles qualité directs continus sur chaque composant (contrôles non destructifs ou destructifs) s’imbriquent que des composants « de bonne qualité » en fonte peuvent être produits dans un processus de moulage en machine, car la qualité est notre référence!