I) Principe :
On incorpore successivement au sable siliceux deux résines différentes ( Isocure 1 et Isocure 2 ), puis on injecte un gaz « Brouillard » catalyseur au travers du noyau contenu dans sa boîte : il y a durcissement très rapide.
II) Caractéristiques des matériaux utilisés :
a) Les sables :
Le plus généralement, le sable siliceux sera employé en fonction de l’état de surface des pièces souhaité, l’indice de finesse variera de 45 à 140 AFS.
Bien entendu, plus le sable présentera une perméabilité élevée, plus les délais imputés au passage du gaz catalyseur seront réduits.
Le sable devra être parfaitement sec et froid, ne pas contenir d’impuretés alcalines et le minimum d’argile et de poussières.
L’addition au sable siliceux d’oxyde de fer noir ( Fe3O4) à des taux variant de 2 à 10% permet d’éviter certains défauts de surface aussi bien en fonderie de fonte qu’en fonderie d’acier.
Les sables de chromite et de zircon sont employés pour des cas particuliers. Le sable d’olivine ayant une réaction alcaline altère la « durée de vie » du sable et doit être employé avec précaution.
Les sables récupérés par voie thermique et mécanique sont utilisés avec succés dans plusieurs fonderies.
b) Résine Isocure 1 :
Il s’agit d’une résine phénolique ( ou polyol phénolique liquide ).
c)
Résine Isocure 2 :
Il s’agit d’un isocyanat ( ou polyisocyanate liquide ).
d) Le
catalyseur :
Il s’agit de triéthylamine ( dérivé de l’ammoniaque ), il est injecté sous forme gazeuse.
III)
Préparation du
sable :
Sable siliceux + Isocure 1 : malaxage 2 min.
ß
Exemple de préparation
Ajouter
alors la résine Isocure 2 : malaxage 2 min.
ß
Temps total de préparation 4 minutes
La durée de vie du sable varie en fonction du % de
résines utilisé et de leur rapport.
Exemple :
Durée de vie de 2 à 3 heures pour un sable contenant :
1% de résine Isocure 1
Soit 2% au total avec un rapport Isocure1 / Isocure 2 = 1
1% de résine
Isocure 2
a) Malaxeurs
discontinus :
Tous les malaxeurs en bon état de fonctionnement conviennent, il faut veiller à un bon dosage du sable et des résines.
Il est recommandé d’introduire le polyol formophénolique avant et séparement du polyisocyanate.
La durée du mélange doit être suffisante afin que le mélange soit homogène mais pas trop long pour ne pas affecter la durée de vie du sable.
b) Malaxeurs continus :
Les mélangeurs à vis rapide ou à deux vis munies d’un homogénéiseur sont couramment utilisés.
Il faut fréquemment contrôler les débits de sable et des pompes doseuses de résine.
La régularité des dosages de résines permet de fonctionner avec des doses minimales. Avec un sable d’un indice de finesse de 58 AFS pour la coulée de pièces en fonte d’épaisseur moyenne le taux total de résine peut varier entre 1,0% ( 0,5 + 0,5 ) et 1,8% ( 0,9 + 0,9 ).
Ce sable préparé sera transféré rapidement dans la trémie de la machine à souffler ou à tirer.
IV)
Remplissage de la
boîte à noyaux ( ou éventuellement plaque modèle ) :
L’excellente flowabilité du sable permet l’utilisation de toutes les machines et le remplissage manuel des boîtes.
La pression de tir sera toujours inférieure à celle appliquée aux autres sables humides.
Impérativement l’air de tir ou de soufflage doit être sec.
Le volume de la machine doit être compatible avec le volume de l’empreinte ( rappel ).
V) Durcissement du sable :
La polymérisation de la résine sous l’action du gaz catalyseur provoque le durcissement du sable.
Le gaz catalyseur est préparé sur le lieu d’utilisation dans des appareils nommés saturateurs ou générateurs.
Ces matériels permettent la vaporisation de l’amine tertiaire ( DMEA ) dans le gaz vecteur ( gaz carbonique ou azote ), pour obtenir une concentration constante et définie qui se situe à 18% environ.
L’injection du gaz catalyseur doit être très courte entre 2 dixièmes de seconde pour des noyaux d’un poids inférieur à 1 kilogramme à 10 secondes pour des noyaux d’une masse supérieure à 200 kilogrammes.
Immédiatement l’air comprimé sec est injecté pour favoriser la diffusion du catalyseur dans la masse du sable puis l’entraîner vers l’installation de traitements des rejets gazeux.
La durée de la purge à l ‘air sera toujours comprise entre 5 et 10 fois la durée d’injection du gaz catalyseur.
VI) Cadences de production :
Les constructeurs offrent des machines spécialement équipées pour le procédé ASHLAND. Les débits horaires sont élevés et les machines monoposte seront dans la majorité des cas suffisantes.
Exemple :
Une machine monoposte peut produire 120 noyaux de 20 kilos par heure.
VII) Parachèvement des noyaux :
La densité de serrage du sable due à son excellente flowabilité permet d’éviter dans de nombreux cas l’application de couches ou enduits réfractaires.
Il est souvent plus économique d’incorporer quelques pour cent d’oxyde de fer noir et de supprimer les enduits.
VIII)
Coulée du métal :
Les risques d’érosion et de déformation sont réduits.
Les dégagements gazeux à la coulée sont inférieurs à volume de sable égal à ceux présentés par les procédés à chaud.
Pour des questions d’hygiène, les gaz produits à la coulée par la décomposition de la résine doivent être enflammés et les aires de coulée munies de bonnes ventilations.
IX) Décochage – Débourrage :
Le décochage et le débourrage s’effectuent très aisément dans le cas de métaux ferreux. Pour les alliages légers et cuivreux coulés en coquille une résine à été spécialement formulée.
Les installations de décochage à chaud doivent être bien ventilées.
X) Recyclage du sable :
Le sable à noyaux issu du débourrage peut être recyclé dans le circuit du sable de moulage silico-argileux.
Dans le cas de retours massifs, il sera judicieux de contrôler le carbone fixe du sable de moulage ainsi préparé.
La régénération par voie thermique du sable est une pratique parfaitement au point. La récupération par voie mécanique est appliquée dans plusieurs fonderies.
XI) Hygiène et sécurité :
C’est le point délicat du procédé : les produits utilisés sont toxiques, en particulier le catalyseur gazeux ( c’est pour cela qu’il faut impérativement installer une installation spéciale de lavage des gaz ayant traversé le noyau ; une aspiration sérieuse ; et enfin des boîtes à noyaux étanches ).
· Manutention du catalyseur liquide : gants + lunettes.
Si contact avec la peau : laver immédiatement.
Si projection dans les yeux : laver abondamment et immédiatement, puis visite médicale.
· Le catalyseur est volatil inflammable et explosif : il ne faut pas qu’il y est de flamme à proximité.
Re : Le catalyseur à une odeur caractéristique et très forte : on la supporte mal et les fuites sont rapidement détectées.
XII)
Avantages et
inconvénients :
Avantages :
- précision dimensionnelle
- rapidité d’exécution
- bonnes caractéristiques mécaniques des noyaux
- bonne tenue à la coulée
- assez peu de gaz à la coulée
- très bon débourrage
- belle peau de pièce
- outillage en matériaux divers ( mais mieux en résines )
- reprise d’humidité faible
Inconvénients :
- odeur – hygiène – sécurité
- nécessité de soigner particulièrement bien l’étanchéité des outillages
- nécessité d’une installation appropriée ( aspiration, lavage, générateur )
Composition courante :
Sable siliceux : 100%
Résines : 1,5% avec Isocure 1 / Isocure 2 = 1
Consommation du catalyseur liquide : 5% du poids de la résine
Dilution du catalyseur dans le brouillard issu du générateur : 1 à 2%
Durée de gazage : 1s/cm de sable traversé par le brouillard catalyseur + le même temps pour balayer à l’air.