Qu'est-ce que le moulage en coquille : processus, matériaux et applications

Le moulage au sable est un procédé de moulage ancien. Le métal en fusion est coulé dans un moule, où il refroidit et prend forme. Cependant, le produit fini ne répond pas toujours immédiatement aux exigences précises. Il est donc souvent nécessaire de le poncer plusieurs fois pour obtenir la taille et la finition de surface souhaitées. Le moulage en coquille est une méthode de moulage plus avancée qui résout ces problèmes.

Le moulage en coquille n'utilise pas de sable meuble. Il utilise une coquille fine et dure composée de sable et d'un liant en résine thermodurcissable. Cette coquille offre une plus grande précision dimensionnelle et une surface plus lisse. Aucun traitement supplémentaire n'est donc nécessaire. Cet article décrit le procédé de moulage en coquille et son fonctionnement. Vous découvrirez également les matériaux adaptés à ce procédé et ses nombreuses applications.

Qu'est-ce que le moulage en coquille ?

Le moulage en coquille, également connu sous le nom de procédé Croning, doit son nom à l'ingénieur allemand Johannes Croning, qui l'a inventé. Croning a consacré sa vie à l'amélioration des procédés et des machines de moulage. L'une de ses réalisations les plus importantes a été l'invention du moulage en coquille, qui a permis de fabriquer des pièces plus précises.

Le moulage en coquille utilise des coquilles à parois minces, constituées de sable et de colle à base de résine thermodurcissable, comme moules, qui peuvent être jetés après utilisation. Contrairement à la plupart des moules en sable, ces coquilles sont robustes et maintenues ensemble par de la résine. De plus, elles améliorent la précision et le lissé de surface des pièces.

Combien de temps faut-il pour réaliser un moulage de coquille ?

La production de certains moules complexes peut prendre beaucoup de temps. Une fois le moule en place, l'étape la plus chronophage est le refroidissement. Le nombre de pièces que vous pouvez produire en une heure dépend de vos méthodes d'automatisation, de la taille et de la complexité du moule. Vous pouvez produire entre 5 et 50 pièces en une heure.

Combien coûte le moulage de coque ?

Dans la plupart des cas, le moulage en coquille coûte entre 0,25 et 0,30 USD/kg. Le sable injecté de résine étant plus cher que le sable de moulage classique, le moulage en coquille est plus onéreux que le moulage en sable classique.

Le moulage en coquille est-il plus cher que le moulage sous pression ?

Le coût relatif dépend du volume de production. Pour les petites séries, le moulage en coquille est moins coûteux que le moulage sous pression. En effet, ce type de moulage nécessite des moules coûteux, réservés à ce type de pièce. En revanche, le moule pour le moulage en coquille ne nécessite que du sable et de la résine.

Le moulage sous pression, en revanche, devient moins cher à mesure que le nombre de pièces produites augmente. En effet, le coût élevé du moule est réparti sur un plus grand nombre de pièces. En revanche, le moulage en coquille nécessite du sable et de la résine neufs à chaque fois.

Pour en savoir plus sur les coûts du moulage sous pression ainsi que sur les données de prix, consultez le coûts de moulage sous pression des métaux article.

Comment sont fabriqués les moules à coquillages ?

Le moulage en coquille est plus long que le moulage en sable. En effet, une préparation plus importante est nécessaire avant de commencer. Le processus de moulage est le suivant :

Étape 1 : Usinage du modèle métallique

Pour couler un objet, il faut un modèle métallique tenant compte du retrait et des surépaisseurs d'usinage. Ce modèle est généralement usiné et se présente en deux parties. Les moules sont généralement en fer et en acier. Le graphite est également une option pour les métaux réactifs.

Étape 2 : Fabrication du moule

La première étape consiste à chauffer le moule métallique à une température de 230 à 340 °C (450 à 650 °F). C'est l'étape la plus importante du processus. Ensuite, du stéarate de calcium est utilisé pour empêcher la coquille de sable de coller au moule.

Le modèle entier est suspendu dans une boîte basculante remplie de sable de silice fin et de résine phénolique thermodurcissable. La boîte basculante est ensuite retournée afin que le mélange de sable et de résine recouvre le modèle chaud. La chaleur dégagée par le modèle métallique durcit le mélange, formant ainsi une coque dure d'environ 9 à 20 mm d'épaisseur.

Après un certain temps, ils retournent le modèle et la boîte afin que le sable non encore durci tombe. Seule la coque durcie reste alors attachée au modèle. Enfin, la coque est placée au four pour sécher et durcir. Comme la coque est composée de deux parties, l'autre moitié du moule est réalisée selon le même procédé.

En savoir plus sur conception de moules de moulage sous pression et obtenez des conseils sur la conception de moules.

Étape 3 : Assemblage des moules

Une fois les deux moules réalisés selon la même procédure, vous pouvez les assembler. Vous pouvez les fixer par serrage ou par collage.

Étape 4 : Processus de coulée

Le technicien peut placer la coque dans un manchon de coulée ou la recouvrir de sable, de gravier ou de grenaille métallique. Cela renforce la coque et la rend plus résistante. Le métal en fusion est ensuite coulé dans le moule, à la main ou à la machine.

Étape 5 : Refroidissement et retrait du moulage

Après un certain temps de repos, le métal refroidit de lui-même. Une fois durci, l'ouvrier peut le casser ou ouvrir le moule pour en extraire la pièce. Celle-ci est ensuite nettoyée ou finie selon son aspect.

Matériaux pouvant être utilisés pour le moulage en coquille

Nous utilisons une large gamme de matériaux pour le moulage en coquille afin de répondre aux différents besoins industriels. Ce procédé prend en charge les métaux ferreux et non ferreux, ce qui en fait une méthode de moulage polyvalente.

Métaux ferreux

Les métaux ferreux sont couramment utilisés dans le moulage en coquille en raison de leur résistance et de leur durabilité. Ils comprennent divers types d'alliages d'acier.

• Acier au carboneL'acier au carbone, un alliage de fer contenant moins de 10,51 éléments d'alliage TP5T, est largement utilisé. Les nuances C20, C25, C30 et C45 sont appréciées pour leur usinabilité et leur résistance à l'usure.
• Acier inoxydableL'acier inoxydable, contenant au moins 10,51 TP5T de chrome, offre une résistance à la corrosion. Il existe différents types d'aciers inoxydables : ferritiques, martensitiques, austénitiques, durcis par précipitation et duplex.
• Acier alliéLes nuances d'acier allié telles que 20Mn, 45Mn et autres sont utilisées pour leurs propriétés uniques. Elles conviennent aux applications exigeant une résistance et une ténacité élevées.

Métaux non ferreux

Les métaux non ferreux sont également compatibles avec le moulage en coquille, offrant des avantages tels qu'un poids plus léger et une résistance à la corrosion.

• Alliages d'aluminiumLes alliages d'aluminium tels que les normes ASTM A356, ASTM A413 et ASTM 360 sont utilisés lorsque le poids est un facteur important. Ils offrent un bon équilibre entre résistance et poids.
• Cuivre et alliages de cuivreLe cuivre et ses alliages sont appréciés pour leur conductivité, leur usinabilité et leur résistance à la corrosion. Tous les alliages à base de cuivre, à l'exception du laiton, conviennent au moulage en coquille.

Autres métaux compatibles

D'autres métaux peuvent être utilisés en fonction des exigences spécifiques de la pièce moulée. Le choix du métal dépend de facteurs tels que la solidité, la résistance à la corrosion et le poids.

La variété des matériaux disponibles pour le moulage de coque en fait une méthode privilégiée pour la fabrication de pièces complexes avec une grande précision.

• Les nuances d'acier au carbone (C20, C25, C30, C45) sont utilisées pour leur usinabilité et leur résistance à l'usure.
• Les variétés d’acier inoxydable offrent une résistance à la corrosion et sont utilisées dans des environnements difficiles.
• Les nuances d’acier allié offrent une résistance et une ténacité élevées.
• Les alliages d’aluminium sont choisis pour leurs propriétés de légèreté.
• Le cuivre et les alliages de cuivre sont appréciés pour leur conductivité et leur résistance à la corrosion.

Avantages du moulage en coquille

Le moulage en coquille est apprécié car il permet de traiter une grande variété de matériaux. De plus, il améliore la précision et la finition de surface des pièces usinées.

Voici quelques avantages du procédé de moulage en coquille :

• Dimensions plus précisesLes pièces moulées en coquille présentent des dimensions très précises. Cela s'explique par le fait que la coquille solidifiée est chauffée et pressurisée pour conserver sa forme. Les pièces fabriquées selon ce procédé peuvent présenter des tolérances de seulement ± 0,25 mm entre elles.
• Meilleure finition de surfaceContrairement à la coulée au sable, le métal liquide entre en contact avec une coque sèche et fermée, à la surface lisse et exempte de pores. La finition de surface de la pièce coulée est ainsi meilleure et présente moins de défauts, idéalement jusqu'à 2,5 microns.
• Délais de livraison courtsLes moules en coquille peuvent être réutilisés à l'infini avec les mêmes résultats. Cela permet non seulement de réduire les temps d'attente, mais aussi de réduire les coûts de production du même produit.
• Défauts de gaz réduits: On utilise plus de liant qu'avec d'autres méthodes. Malgré cela, les noyaux creux à parois minces offrent un canal naturel pour la circulation de l'air. Les grains de sable plus grossiers du moule en coquille facilitent le passage de l'air, ce qui améliore la coulée.
• AutomationLe procédé de moulage en coquille est facile à automatiser et permet de produire simultanément de grandes quantités de produits. Des machines effectuent toutes les opérations importantes, comme le chauffage des moules métalliques, la fabrication des coquilles et leur assemblage.
• Prend en charge une large gamme de matériauxLe moulage en coquille permet de produire des métaux ferreux et non ferreux. Il est donc applicable à de nombreux matériaux différents.

Inconvénients du moulage en coquille

Tout a ses avantages et ses inconvénients. Voici les inconvénients du moulage en coquille :

• Manipulation de poids limitéeEn raison de la très faible épaisseur des parois des moules coquilles, ceux-ci ne peuvent accueillir que des pièces de taille moyenne et lourde. Le procédé permet de traiter des pièces pesant entre 30 grammes et 10 kilogrammes (25 livres).
• Résine chère:La résine phénolique thermodurcissable utilisée pour le moulage en coquille est plus chère que le liant utilisé pour le moulage au sable conventionnel.
• Coûts d'équipement élevés:Le procédé nécessite des unités de chauffage et de durcissement différentes, ce qui le rend plus coûteux. Si une version automatisée est utilisée, les coûts d'investissement sont encore plus élevés.

Applications du moulage en coquille

La technologie de moulage en coquille permet de reproduire facilement et rapidement des pièces métalliques précises. C'est pourquoi ce procédé est largement utilisé dans de nombreux secteurs, tels que la médecine, l'aéronautique et l'automobile.

L'ajout de résine rend la surface de la pièce plus lisse, évitant ainsi un post-traitement important. De ce fait, le moulage en coquille nécessite moins de temps et de main-d'œuvre, réduisant ainsi les coûts de production globaux. C'est pourquoi le moulage en coquille est la meilleure méthode pour fabriquer des pièces métalliques de petite et moyenne taille.

Utilisations spécifiques du moulage en coquille dans différentes industries :

• Automobile: Blocs moteurs, culasses, arbres à cames, vilebrequins, carters de transmission
• Aérospatial: Aubes de turbine, boîtes de vitesses
• Machines industrielles: Engrenages, soupapes, carters de pompe, bras de levier
• Équipement électrique: Boîtiers et composants de systèmes électriques
• Pétrole et gaz: Corps de vannes, pièces de précision sur mesure

Moulage en coquille et autres procédés de moulage

Le moulage est un terme plus large, et le moulage en coquille est l'une des méthodes de moulage. Cette méthode consiste à façonner un matériau fondu et solidifié dans un moule. Il existe d'autres méthodes très similaires, telles que le moulage au sable, le moulage sous pression et le moulage à la cire perdue.

La différence entre le moulage en coquille et le moulage au sable

Il existe deux méthodes de production d'objets à l'aide de moules en sable : le moulage au sable et le moulage en coquille. Les procédés de fabrication des moules diffèrent selon les deux méthodes. Dans le moulage au sable, le sable rempli forme le moule. Dans le moulage en coquille, le moule est une fine coque composée de sable et de résine.

Le moule en sable étant meuble, il est plus sujet aux défauts de surface et aux erreurs dimensionnelles. Le moule en coquille, quant à lui, est fin et rigide, et les produits fabriqués avec lui sont plus esthétiques. Il est également plus précis.

La différence entre le moulage en coquille et le moulage à la cire perdue

En fonderie, le moulage à la cire perdue diffère du moulage en coquille. Un modèle en cire est utilisé à chaque fois. Ce modèle est assemblé en une structure arborescente (carottes de cire), recouvert d'une barbotine céramique, puis fondu pour former la cavité du moule.

Cela signifie que la conception et le moule sont fabriqués à partir de matériaux différents. La plupart des moules carapaces sont en métal. En moulage à la cire perdue, on utilise des moules en cire. Le moulage à la cire perdue utilise des céramiques réfractaires, tandis que le moulage en carapace utilise des moules en sable.

L'un des avantages du moulage en coquille est sa bonne finition de surface. Cependant, la finition des produits moulés à la cire perdue est encore meilleure, jusqu'à 1,3 micron. Yonglihao Machinery vous garantit une qualité irréprochable. services de moulage par investissement.

La différence entre le moulage en coquille et le moulage sous pression

Moulage de coquille et moulage sous pression Ce sont deux procédés de moulage de métaux. Leur principale différence réside dans la fabrication et l'utilisation du moule. Le moulage sous pression utilise un moule métallique permanent pour presser le métal en fusion dans la cavité sous haute pression. Le moulage en coquille, quant à lui, utilise un moule en sable et en résine, à usage unique.

Le moulage sous pression ne nécessite pas les pressions élevées du moulage sous pression. Il utilise la résistance de la résine pour lier la coque et obtenir des résultats précis. De plus, le moulage sous pression ne convient qu'aux pièces simples en métaux facilement fusibles.

La différence entre le moulage par coque et le moulage par injection

Une autre technique de moulage précise est le moulage par injection. Cependant, il est principalement utilisé pour produire des copies d'objets en plastique. Dans cette méthode, le plastique fondu est pressé sous haute pression dans un moule métallique. On le laisse ensuite refroidir et durcir pour lui donner sa forme finale.

La principale différence entre le moulage en coquille et le moulage par injection réside donc dans le type de matériau utilisé et la méthode de fabrication. Avec le moulage en coquille, le métal en fusion est coulé dans des moules en sable jetables. Le moulage par injection, quant à lui, consiste à presser du plastique dans des moules solides et permanents.

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