ECOMOULAGE procédé breveté N°9411047 SIMON Jérémie DESCONCLOIS Stéphane

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INTRODUCTION L’utilisation massive de sable à prise chimique pose des problèmes aux fondeurs, contraints de respecter une législation de plus en plus contraignante sur les rejets des sables usagés. Plusieurs solutions se présentent alors aux fondeurs: une centrale de régénération du sable à prise chimique le passage au V Process le passage à l' écomoulage L’écomoulage présente les intérêts suivants: un coût plus faible que la régénération et le V Process une adaptation facile du personnel Le principe de l’écomoulage consiste à remplacer une partie du sable à prise chimique par du sable sans liant. La partie du moule directement en contact avec l ’alliage sera réalisé en sable à prise chimique, la partie supérieure sera réalisé quant à elle dans un sable sans liant.

Sommaire Présentation du procédé et mise en œuvre Bilan Etape 1: préparation des 2 plaques modèles Etape 2: élaboration de la carapace en SPC Etape 3: thermoformage du film plastique Etape 4: pose du châssis Etape 5: remplissage par du sable sans liant Etape 6: vibration du moule Etape 7:pose du film plastique Etape 8: faire le deuxième moule Etape 9: assembler les 2 demi moules Etape 10: coulée et décochage Bilan

Etape 1: Préparation des 2 plaques modèles On prépare les 2 plaques modèles comme pour le V Process. La plaque dispose de trous avec des filtres pour le thermoformage du film plastique sur la future carapace. On passe ensuite sur le modèle un agent de démoulage. modèle Plaque

Etape 2: Elaboration de la carapace en SPC On prépare de manière traditionnelle son sable à prise chimique (SPC). On moule les éventuelles masselottes et coulées en SPC et on les dispose sur la plaque modèle. On réalise autour du modèle une carapace de quelques centimètres d’épaisseur. On pourra s’aider d’un cadre en bois pour minimiser la quantité de SPC. Lors de la réalisation de cette carapace, on fera attention à faire apparaître des contre-dépouilles (elles nous serviront à garantir la solidarité entre SPC et le sable sans liant qui sera mis ultérieurement). Masselottes et coulées Masselottes carapace cadre Données techniques

Etape 3: Thermoformage du film plastique 1. Le thermoformage d ’un film plastique sur la carapace permet la séparation du sable sans liant et de la carapace. Le thermoformage s’effectue à l’aide d’un panneau radiant. Une fois chaud, on pose le film sur la carapace (1) il prendra forme (2) grâce à la dépression crée par la pompe à vide par le biais du caisson placé dessous.. 2. Panneau radiant Film plastique Modèle Carapace dépression Caisson

Etape 4: Pose du châssis On dispose sur la plaque modèle un châssis équipé d’un système d’aspiration. Celui-ci présente 1 ou 2 grands tubes reliés à la pompe à vide. Ils serviront à instaurer la dépression dans le sable sans liant. On prend soin de positionner le châssis sur la table vibrante à l’aide de goujons.

Etape 5: Remplissage par du sable sans liant On remplit la partie supérieure avec du sable sans liant de même granulométrie que le sable à prise chimique.

Etape 6: Vibrations du moule Pour assurer un bon compactage du sable, on va procéder à un cycle de vibrations du moule. Le demi moule est fixé à la table. Celle-ci va vibrer pendant une trentaine de secondes.

Etape 7: Pose du film plastique 1. On dépose un film plastique de qualité standard sur le dessus du demi-moule. On place ensuite le tout sous dépression. Le film plastique utilisé au dessus est dans la plupart des cas d ’une qualité moindre. 2.

Etape 8: Faire le deuxième demi-moule On réalise de même le deuxième demi-moule. On place donc un système de coulée et l’on découpe le film plastique avec un fer à souder. On découpe autour des éventuelles masselottes de la même manière.

Etape 9: Assembler les 2 demi moules Une fois les 2 demi-moules réalisés, on les réunit en les plaçant l’un au dessus de l’autre.

Etape 10: Coulée et décochage La coulée peut s’effectuer soit avec dépression soit sans dépression. Avec dépression, les 2 demi-moules seront maintenus par des crampes. Sans dépression, on placera des poids de charge sur le moule pour éviter tout soulèvement. Pour le décochage on amène les châssis encore sous dépression au dessus d ’une grille de décochage. Une fois au dessus de celle-ci, on coupe la dépression dans le sable : le sable, la carapace et la pièce tombent sur la grille. Il n ’y a plus qu ’à récupérer la pièce et le sable de la carapace.

Bilan AVANTAGES Utiliser le sable de moulage de la fonderie: sable siliceux AFA 60 Réduction de 50 à 90 % du volume de SPC par rapport au moulage tout SPC Simplification du décochage Réduction du temps de refroidissement de la pièce Récupération de 80 à 95 % du sable sans régénération thermique Tous les avantages du SPC: pas d ’érosion, pas de gale, facilité de la technique… Coûts de mise en place d’un chantier écomoulage faible INCONVENIENT Difficulté inhérente à un changement de procédé de travail Données techniques

Dépression Afin d ’assurer la cohésion du sable sans liant déposé sur la carapace et de lier celui-ci à la carapace elle-même, on le place sous dépression. Cette dépression est faible, comparée à celle nécessaire pour le V-process : une dépression de 0.2 bar est suffisante alors que pour le V-process celle-ci est bien plus importante. La qualité de la pompe à vide utilisée ne sera donc pas nécessairement aussi bonne que celle des pompes à V-process.

Masselotte Cet artifice de fondeur vise à déplacer le défaut de retassure hors de la pièce. En calculant les points de la pièce où le métal est le plus chaud, on détermine l’emplacement des masselottes. Ainsi, le retrait qui aurait du se trouver dans la pièce se situe dans la masselotte donc à l’extérieur de cette dernière.

SPC Les sables de fonderie présentent 2 composants essentiels: Un produit pulvérulent qui constitue l’essentiel du volume et qui se présente sous la forme d’un granulé (SiO2 en général) Un liant qui a pour but de relier entre eux les grains de pulvérulents de façon à donner au sable de fonderie ses propriétés de cohésion et de mise en forme. Le support pulvérulent doit présenter les qualités suivantes: réfractairité perméabilité absence d ’impuretés nocives

Film plastique On distingue 2 types de film plastique lors de l’écomoulage: le film en contact avec la carapace qui sera recouvert de sable sans liant le film au dessus du moule le film en contact avec la carapace sera thermoformé (c’est à dire échauffé pour être étiré et parfaitement en contact avec la carapace). Ce film devra donc posséder de bonnes caractéristiques mécaniques (résistance à l’étirement, …). On utilise majoritairement des films en EVA d’une épaisseur de quelques microns, capables de s’étirer de 5 fois leur longueur. Cependant il est nécessaire de vérifier que la carapace ne présente pas de zones pointues qui déchireraient le film. Lors du thermoformage le film de couverture présente quant à lui des capacités moindres. En effet, il ne sera pas étiré mais simplement posé sur le moule. Il peut donc s’agir d ’une qualité quasi quelconque contrairement au film précédent (pour des raisons économiques).

Granulométrie L ’analyse granulométrique d’un sable exprime, en %, la répartition des grains , selon des classes conventionnelles de dimensions; Une dimension uniforme assure une bonne fluidité du sable préparé, un bon remplissage des moules, mais peut conduire à des défauts pendant et après la coulée. Il est profitable de prendre 2 sables (SPC et sable sans liant) de même granulométrie. Ainsi après décochage, il ne sera pas nécessaire de tamiser le sable pour séparer les 2 sables dans le but d’une utilisation future. La granulométrie d’un sable s’évalue en AFA. Un ordre de grandeur pour l’écomoulage est un sable de granulométrie 60 à 100. Plus la granulométrie est fine (100), plus on améliore l’état de surface mais on augmente la quantité de liant utilisée. Cependant ce problème revêt peu d importance en écomoulage vu la faible masse de SPC.

Données techniques Le graphique montre clairement une diminution de la masse de SPC utilisé avec la technique de l ’écomoulage par rapport à un moule purement en SPC. Pour minimiser le SPC en écomoulage, on peut diminuer l’épaisseur de la carapace.

Données techniques Pour mesurer la performance du procédé (et notamment des pièces élaborées), on étudie les états de surface des pièces. Une des données importantes de l’état de surface est le Ra. On constate que l’état de surface de la pièce (et notamment le Ra) s’améliore avec une diminution de la taille des grains de sable. A titre de comparaison, l’état de surface est sensiblement celui d’une pièce moulée en SPC et reste éloigné de celui du V-Process.