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Mold Casting Processes (Mold Casting Processes)

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Procédés de fabrication-Casting and Joining Prof. Sounak Kumar Choudhury Département de génie mécanique Conférence de Kanpur de l'Institut indien de technologie-10 Procédés de moulage de moisissures absorbables Bonjour et bienvenue au cours sur les processus de fabrication-Casting et Jointure. Laissez-moi vous rappeler que dans la section casting, nous avons discuté de beaucoup de choses, je vous ai montré quelques clips vidéo de diverses pratiques de fonderie, comment le moule est fabriqué, comment le métal fondu est coulé, etc.
Ensuite, nous avons discuté de certains problèmes de conception, à savoir comment concevoir correctement un riser, comment concevoir correctement un système de gating et pourquoi il est important. Ensuite, nous avons discuté de la théorie derrière le temps de solidification totale, comment le déterminer selon la règle de Chvorinov.
Nous avons vu que le temps de solidification totale est directement proportionnel à la constante de moule ; certains Cm que nous avons pris si vous vous souvenez. Et cela multipliée par le rapport du volume, V et de la surface, Un carré. Maintenant, cela signifie qu'il y a deux facteurs qui déterminent la plupart du temps la solidification totale.
La constante de moisissure demeure en fait constante pour un métal particulier, et pour un moule particulier. Il y a trois facteurs sur lesquels la constante de moisissure dépend ; alors nous avons le V A     , volume to area ratio. Donc, cette règle de Chvorinov vous donne un message très important sur la façon dont le riser doit être solidifié.
Maintenant, comment vous pouvez manipuler la conception du riser pour qu'elle puisse se solidifier plus tard que la solidification dans la cavité de moule. Ceci est, encore une fois, parce que nous devons dépendre du matériau en fusion qui reste dans le riser pour nourrir les cavités de retrait dans la coulée. (Référez-vous à la diapositive: 02:43)
Ce sont là les points importants dont nous avons discuté ; ensuite, nous avons dit qu'il existe des propriétés et des caractéristiques de moisissure souhaitables, si nous voyons la diapositive. Nous avons dit qu'il y a cinq propriétés: la perméabilité à la résistance, la stabilité thermique, l'écroulement et la réutilisabilité.
Toutes ces cinq propriétés et les caractéristiques doivent être respectées de façon à ce qu'un moule approprié soit fabriqué. Une fois que le moule est approprié, vous comprenez que la qualité de la coulée dépend en grande partie de cette qualité.
(Voir le diaporama: 03 :19) Il y a maintenant d'autres procédés de moulage des moules durables ; il s'agit des cinq autres procédés de moulage des moules, à savoir le moulage en coquille, le moulage sous vide, le procédé de polystyrène expansé, la coulée d'investissement et la moule en plâtre et en moule en céramique.
Shell moulage, j'ai dit quelque chose sur le moulage de coquillages dans mes conférences précédentes, qu'ici une coquille est formée et que je vais vous le montrer maintenant, comment le procédé de moulage de la coquille est exécuté ; cela signifie que la cavité de moule est faite à l'intérieur d'une coquille et que le métal fondu est versé à l'intérieur de la coquille. Cette coquille est brisée après que le métal fondu s'est solidifié à l'intérieur pour obtenir la coulée finale.
La coquille est assez forte pour résister à la force qui est exhortée par le métal fondu. De plus, il peut résister à la haute température, du métal fondu et il n'est pas détruit. Par conséquent, le matériel de la coquille devrait être choisi de façon appropriée.
Maintenant, le moulage sous vide ; à l'intérieur du moule, il y a un vide créé de sorte que les formes complexes peuvent être moulées correctement, peuvent être castées correctement pour que tous les coins complexes que le métal fondu puisse atteindre. C'est l'objectif d'avoir le vide, pour qu'il puisse sucer le métal fondu.
Ensuite, le processus de polystyrène expansé. Dans le procédé de polystyrène expansé, le polyester est pris comme matériau du moule. Je vous dirai plus de détails sur la diffusion de l'investissement au fur et à mesure.
Ensuite, il y a la moule en plâtre et la moule en céramique, ce qui signifie que, lorsque le matériau de moule est fait de plâtre de Paris ou de céramique. C'est comme dans le cas du moulage de la coquille, nous avons un matériau réfractaire spécial pour la coque. Ici aussi nous avons le matériau, qui est le plâtre de Paris ou le matériau céramique pour la fabrication du moule et, à l'intérieur de ce que le métal fondu peut être coulé. (Référez-vous à la diapositive: 06:02) Donc, voyons ce qui est le moulage de la coquille et comment le procédé de moulage de la coquille est exécuté. C'est un processus intéressant, si vous voyez qu'il y a six étapes présentées ici. Dans la première étape, il y a une boîte ; à l'intérieur de la boîte, le sable avec le liant de résine est gardé à sec.
En tant que couverture de cette boîte, sur le dessus de la boîte il y a un motif qui est la plaque de match ou le motif de l'adaptation et de la traînée de métal, ce motif est chauffé et il est maintenu en haut ; et, il est fermement fixé sur le dessus de la boîte. Ensuite, l'ensemble de la boîte avec cette plaque de match ou le motif de l'adaptation et de la traînée de métal est inversé.
La boîte est inversée de sorte que le sable peut effectivement tomber sur cette surface du motif et il peut être fondu et former une coquille, former une couche parce que, c'est le sable avec la résine, alors, à cette température élevée où le motif est chauffé, il fera fondre la résine et il liera les particules de sable. Puis il formera une sorte de coquille en plus de ça.
Là encore, la boîte est repositionnée, elle est à nouveau piquée et repositionnée comme elle était plus tôt pour que les particules non guéries perdent leur place. Donc, seule une certaine couche de sable attenante à ce motif, va créer une couche au-dessus de ce motif de plaque de correspondance.
Le reste, qui n'a pas été participé, disons à cette couche, tombera en fait. Donc, ce qui restera sur ce motif de la plaque de correspondance est une coquille. Et cette coque est constituée du sable et de la résine qui était garni à l'intérieur de la boîte. Il est maintenant conservé à l'intérieur d'un four. La carapace de sable est chauffée au four pendant plusieurs minutes pour compléter le séchage. Cette plaque de correspondance avec la coque qui est formée, est enlevée du haut de la boîte et le motif de la plaque de correspondance avec la coque est conservé à l'intérieur du four pour un durcissement ultérieur. Il est conservé à l'intérieur du four pendant environ 5 à 10 minutes normalement.
Ce temps dépend bien sûr du type de coque que vous créez. Maintenant, le moule de la coquille est dépouillé du motif ; c'est le motif de la plaque de correspondance et ici la coquille a été formée et guérie. Lorsqu'il est refroidi, il peut être séparé, il est retiré, deux moitises sont maintenant reliées avec la pince. Et, en fait, il forme une cavité, quand ils sont unis.
Donc, les deux moitiés de la lingotie sont assemblées. Et la partie restante est soutenue par le sable ou la grenaille de métal, c'est-à-dire les petites billes de métal ou le sable. Cet écart est comblé par le sable ou la grenaille de métal, ce sera le support à la coquille et c'est le moule complet qui a été fabriqué.
Ensuite, le métal fondu est versé à l'intérieur de cette cavité, et il est maintenu pour la solidification parfois comme dans le cas du moule de sable. Après avoir versé le métal en fusion, le métal doit être solidifié. Donc, certains coulures de temps pour la solidification du métal fondu et puis il est refroidi ; il est conservé pendant un certain temps pour se refroidir. Puis le moule est séparé et la coulée finale est sortie.
La coulée finie avec une teinte enlevée telle qu'elle est indiquée à l'étape 7, c'est-à-dire que cette teinte qui restera attachée à la coulée finale doit être cisaillée pour se séparer du produit final. Donc, le produit final sera comme il est montré ici.
Encore une fois, ce processus est assez simple. Comme, nous avons un motif de plaque de match ; sur le motif de la plaque de match, nous faisons une coquille. Et cette coquille est faite par le biais de l'arrosage du sable et de la résine, qui est d'abord conservée au bas d'une boîte. Si le motif de la plaque de correspondance est chauffé et lorsque la boîte est tournée, inversé, ce sable avec la résine recouvrera le motif de la plaque de correspondance et la coquille sera formée, car le motif est chauffé.
Ensuite, il est de nouveau inversé dans la position initiale, la coquille est sortie après cuisson, séchée.
Et ces deux moitiés sont jointes, soutenues par le sable ou les boules de métal, des coups de métal. Puis la cavité est préparée. Dans cette cavité, le métal fondu est versé. Compte tenu du temps nécessaire pour la solidification du métal fondu, la coquille est cassée ou isolée, puis le produit final ou la coulée finale est éliminé.
C'est tout le processus qui est simple et efficace. Bien sûr, le taux de production n'est pas très élevé et nous avons déjà dit qu'il était valable pour presque tous les moules durables. Lorsque la coulée est faite à l'aide des moules consommables, le taux de production n'est pas très élevé ; il faut garder cela à l'esprit à cause de la préparation du moule chaque fois que vous faites la coulée.
(Référez-vous à la diapositive: 13:34) Ce sont les différents types de moisissures de la coquille. Ce sont les deux moitises d'un motif de moisissure. Et c'est ainsi que la coulée finale est faite. C'est la cavité de moule que vous êtes en train de fabriquer ; deux coquilles avant le serrage, la coulée finale avec un bassin versant attenant, c'est le bassin versant qui doit être séparé avec le coureur et le riser.
C'est le riser qui doit être séparé ; le coude, le bassin versant, le riser doivent être séparés de cette coulée et la coulée finale est faite. Donc, lorsque la coulée finale est sortie, d'autres usinage peuvent être nécessaires, je veux dire après la coulée. Ainsi, pour obtenir les dimensions finales et la précision, le procédé d'usinage doit être exécuté sur la coulée. (Référez-vous à la diapositive: 14:40) Maintenant, les caractéristiques de moulage de la coquille sont les suivantes: la coquille est légère et mince. Donc, l'épaisseur de la coquille est d'environ 5 à 10 millimètres. Comme vous pouvez le voir avec le matériau étant du sable et de l'argile et de 5 millimètres à 10 millimètres d'épaisseur, la coque elle-même sera très légère.
La conductivité thermique est différente du sable, parce qu'elle a été mélangée avec la résine et qu'elle est cuite plus loin ; ainsi, la conductivité thermique sera différente, la conductivité thermique sera plus que le sable lui-même. Les avantages sont que les formes complexes peuvent être produites avec moins de main-d'œuvre que dans le cas du moule de sable. Une précision dimensionnelle améliorée et la précision dimensionnelle peuvent aller jusqu'à 0,01 centimètre, de 0,008 à 0,01 centimètre.
Et une meilleure finition de surface qu'au moins le moulage de sable. Dans le moulage du sable, parce que l'intérieur de la cavité de moule sera rugué puisqu'il est fait du sable. Donc, les petites particules de sable seront là. En cas de moulage de la coquille, les parois intérieures de la lingotie peuvent être plus lisses et, par conséquent, la finition de surface peut être meilleure. Donc, le sable fin utilisé pour la coque c'est une autre raison. Et puis le sable est mélangé avec la résine et il est cuit.
Donc, c'est plus lisse à cause du sable fin. (Référez-vous à la diapositive: 16:33) Réduction importante du nettoyage, de l'usinage et de la finition ; par conséquent, parce que les surfaces sont plus lisses que dans le cas du moulage du sable ; ainsi, le processus de nettoyage, le procédé d'usinage, le processus de finition sont réduits. Les inconvénients sont là. Tout d'abord, la plus faible perméabilité que le moule de sable, parce que les sables sont très bien remplis ici en cas de moulage de la coquille, que dans le cas du moulage du sable.
Par conséquent, la perméabilité est moins grande, ce qui signifie que les vides entre les particules de sable seront moins gros que dans le cas du moulage du sable. Par conséquent, la capacité de permettre l'évolution du gaz sera moindre. Donc, moins de gaz sera développé à partir de la lingotie.
La décomposition du liant de sable de coquilles produit un volume élevé de gaz, ce qui nécessite un bon système de ventilation. Donc, de toute façon, la perméabilité est moindre, mais en plus il y a un liant de sable de coquilles, qui se décompose, à cause de la chaleur très élevée du métal fondu. Donc, le gaz sera développé de plus en plus et donc une bonne ventilation sera nécessaire. Les trous de ventilation sont faits spécialement pour la ventilation de ce gaz.
Les produits peuvent être des boîtiers d'engrenage, des culasses, des tiges de raccordement, là où une plus grande précision est nécessaire. Et dans la mesure du possible pour qu'il puisse être utilisé comme un produit prêt à l'usage et sans autre usinage ou finition. Donc, ce genre de boîtiers, d'engrenages, de culasses, de barres de raccordement sont fabriqués avec l'aide du moulage de la coquille. (Référez-vous à la diapositive: 18:45) Parlons maintenant de la coulée d'investisse; comme je l'ai dit, la coulée d'investissement est appelée le processus Wax perdu. Maintenant, c'est l'un des processus les plus anciens, un motif de cire est enduit d'un matériau réfractaire pour fabriquer le moule, après quoi la cire est fondue avant de verser le métal fondu.
Donc, le motif est fait de cire. Ce motif est enduit de matériau réfractaire. Donc, il y aura une sorte de coquille autour de ce motif de cire et ensuite à l'intérieur de cette coque, si on verse le métal fondu, alors la cire sera fondue, et elle sera sortie.
"L'investissement provient d'une des définitions moins familières de l'investissement," investir normalement nous disons investir dans une entreprise ou quelque chose. Donc, ici, l'investissement signifie couvrir complètement. Par conséquent, le nom est venu comme la coulée d'investissement, qui fait référence à un revêtement de matériau réfractaire autour du motif de cire.
Donc, il couvre complètement le motif de cire. C'est un procédé de coulée de précision, capable de moulages de haute précision et de détails complexes. Ici, puisque le motif de cire est fabriqué, toute complexité est possible.
Si, le casting doit être très compliqué en forme et que c'est possible, parce qu'il est fait de cire, le motif est fait de cire. Et deuxièmement, c'est très précis parce que la coquille est faite avec précision. Donc, c'est plus précis. Par la façon dont la coulée d'investissement est l'un des très rares procédés de moulage, où les moulages de forme nette sont produits.
Les moulages de forme nets signifient que la coulée, qui est sortie de la coulée d'investissement, peut aller directement pour l'assemblage, sans aucun procédé d'usinage ou de finition. Et, en particulier, ce procédé a été largement utilisé pour fabriquer des ornements. Les ornements peuvent être très compliqués et les ornements compliqués de ce type de coulée d'investissement peuvent être très bien utilisés. Je vais vous montrer comment ce processus peut être réalisé.
(Reportez-vous à la page Heure de la diapositive: 21:37). Tout d'abord, la cire ou le plastique est injecté dans la matrice ; c'est la mort que vous pouvez voir. Wax est injecté à cette matrice, ce motif est conservé dans un récipient particulier et la cire liquide est injectée dans la matrice. Quand il est solidifié, c'est sorti, et ces motifs sont protégés par un sens central de la sprue, que chacun d'eux sera monté autour de la sprue centrale, et le métal fondu est versé à l'intérieur.
Ainsi, à travers ce système et le système de gating, qui sera raccordé à chacun de ces motifs, le métal en fusion coulera à l'intérieur.
Par exemple, celui-ci est déjà fixe, celui-ci est déjà fixe, à ce sprue central.
Et c'est le système de gating qui est relié par la sprue centrale au motif et ainsi de suite. Donc, il pourrait y en avoir peu en même temps. Vous pouvez voir que ce modèle est prêt. Maintenant, c'est la sprue centrale, c'est le système de gating. Et, autour de la sprue centrale, il y a peu de ces motifs montés. Maintenant une fiole métallique, c'est la fiole métallique, cette fiole métallique est placée autour du cluster de motifs. Et le flacon est rempli de la boue de moule d'investissement. Une fois que cette fiole couvre l'ensemble du groupe de patrons, alors de la boue de moule d'investissement de haut niveau sera versée.
En cela nous voulons dire qu'il y aura du sable avec la résine et qu'il sera mélangé avec l'eau pour faire une sorte de boue, pour faire une sorte de pâte, plus comme semi solide, semi-liquide de pâte. Donc, il sera versé à l'intérieur du flacon pour que tout le cluster soit couvert par cette boue, mais ce n'est pas encore chaud.
Par conséquent, il ne fera qu'une couche sur le dessus, puis après que le moule a été mis en place et séché, les motifs sont fondus à l'extérieur du moule. Ensuite, il sera chauffé, après qu'il sera séché, le lisier de moule d'investissement couvrira tous les motifs et il sera séché après un certain temps.
Ensuite, il est chauffé pour que, de chacun de ces moules, la cire puisse être fondue et elle peut être sortie de la sprue centrale à travers cela, parce que vous comprenez qu'il s'agit des systèmes de gating. Elles sont reliées aux cavités des moules. Donc, la cire à l'intérieur de cette coque viendra à travers ça.
Ensuite, les moules chauds sont remplis de métal fondu par gravité, pression, vide ou force centrifuge. Donc, il y a une tasse de coulée faite dans le sprue central et ceci est préchauffé. Donc, à cette étalée centrale, le métal fondu sera versé. Le métal fondu s'écoulera vers chacune de ces coquilles à travers le système de gating et la sprue centrale, il se remplira. Donc, le métal fondu remplira chacune de ces cavités.
Maintenant, le remplissage peut être, bien sûr, soit par gravité, soit par vide ou par force centrifuge, par rotation à une vitesse plus élevée et ainsi de suite. Les matériaux de moulage sont ensuite enlevés de la coulée et les pièces de moulage sont retirées de l'étalement et les talons de porte sont hors du sol.
Maintenant, si elle est cassée, vous obtiendrez l'ensemble des choses qui sont toutes ces choses avec la sprue centrale parce que, le métal sera solidifié le long de la sprue centrale aussi bien et à l'intérieur du système de gating. Donc, l'ensemble du système de gating ainsi que la sprue qui sera attachée à chacune de ces pièces après que le métal soit solidifié à l'intérieur des cavités, à l'intérieur des coquilles. Puis le système de gating et le sprue seront séparés, il sera au sol, et les parties sont prêtes pour l'expédition. C'est aussi une sorte de processus simple comme vous pouvez le voir, que c'est le type de moulage de la coquille et c'est un processus très important et très largement utilisé.
(Référez-vous à la diapositive: 27:47) Mais ce processus comporte certains avantages et certains inconvénients. Les avantages sont que les parties d'une grande complexité et d'une grande complexité peuvent être exprimées. Ce que je vous ai déjà dit, en particulier je vous ai donné l'exemple des ornements, dorés ou vous connaissez les ornements en cuivre en Égypte que nous avons vu dans le passé historique, en Mésopotamie, qui a été fouillé. Donc, une grande complexité et la complexité peuvent être exprimées.
Le deuxième avantage est qu'un contrôle dimensionnel rapproché et une bonne finition de surface peuvent être obtenus. Après la coulée d'investissement, dans la plupart des cas, c'est la coulée de forme nette qui peut être obtenue. Il n'y a pas d'usinage supplémentaire, ni d'usinage, ni de nettoyage.
Wax peut généralement être récupéré pour être réutilisé, c'est un autre avantage, qu'il peut être réutilisé.
Parce qu'il faudra beaucoup de cire pour chaque coquille. Donc, quand il est fondu, il sera retiré et il sera de nouveau utilisé après la fusion. Et, enfin, l'usinage supplémentaire n'est pas normalement requis, c'est déjà dit, c'est un processus de forme nette. Donc, ce sont les quatre avantages, les avantages très importants que la coulée d'investissement aura. Toutefois, la coulée d'investissement présente également certains inconvénients. Si vous voyez ici de nombreuses étapes de traitement, les étapes de traitement sont ici 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.
Donc, vous êtes d'abord en train de faire les patrons, de mettre la cire, puis de faire la coquille, de sortir la cire, puis de verser le métal fondu et ainsi de suite.
Il y a donc beaucoup de mesures à prendre. Par conséquent, le temps de traitement est très élevé. Et le deuxième inconvénient est qu'il s'agit d'un processus relativement coûteux parce que la cire est nécessaire et ensuite vous devez former l'arbre ; par "arbre" je veux dire que ce genre d'arbre que vous devez faire avec le cluster de motifs tout autour et ainsi de suite. Donc, ça devient relativement cher.
Lors de ma prochaine session, je vais vous montrer un petit clip vidéo de la diffusion de l'investissement où tout le processus vous sera montré.
Merci beaucoup pour votre attention.