Le moulage en sable est un procédé de fonderie prisé pour sa liberté de création et sa facilité de mise en oeuvre. Un additif est ajouté au sable pour figer la forme, et après cuisson son recyclage est possible pour un autre moule en sable !
Contrairement à un moule métallique, qui implique un démoulage de la pièce en fin de cycle, le décochage est pratiqué pour sortir la pièce d’un moule en sable. En effet, les moules en sable sont à usage unique, mais leur fabrication est économique et peut-être répétée plusieurs fois très facilement.
Les moules en sables peuvent générer des pièces en petites ou grandes séries, et sont utilisés aussi bien en fonderie industrielle qu’en fonderie d’art.
La fonderie sable pour le secteur industriel
La fabrication de moules en sable pour la fonderie industrielle est composée de deux secteurs interconnectés, la sablerie et le noyautage.
Les pièces fabriquées peuvent être en céramique ou différents alliages, aluminium, bronze, etc. Les blocs moteurs sont par exemple fabriqués à partir d’un alliage composé d’aluminium, en une seule pièce, dans un moule au sable.
Pour élaborer un moule, de la colle est mélangée à un durcisseur, avec du sable. Il existe plusieurs types de sables différents :
- Le sable naturel, directement extrait de carrière. Siliceux, il est également composé d’argile et de poussière.
- Les sables silico-argileux, synthétiques, sont composés d’un réfractaire appelé silice, mêlé à de l’argile grâce à de l’eau. L’argile sert de liant entre les grains de silice, activé par l’eau. A ce mélange est ajouté un catalyseur, provoquant le durcissement du sable ;
- La silice, sous forme de sable brut, de granulométrie plus ou moins fine. Ce sable est comme le sable naturel extrait de carrières.
- Le sable à prise chimique, composé de silice, idéal pour les aluminium et fonte. Pour les aciers, ce sable est composé de chromite.
Ces sables ont des avantages et inconvénients selon leur utilisation en moulage. Le sable à prise chimique a de fortes propriétés mécaniques, et permet de réaliser de petites et très grosses pièces en petite série. Le sable silico-argileux permet d’élaborer de petites pièces moulées à l’unité ou en très grande série. Enfin, le sable naturel est destiné à la fonderie d’art, car son grain de surface est très prisé. Cependant, sa faible perméabilité l’exclut de l’élaboration de pièces techniques industrielles.
L’avantage des sables naturel et silico-argileux est leur réutilisation pour de nouveaux moules. Les sables à prise chimique ne sont pas systématiquement recyclés car du sable neuf est requis pour le moulage de nouvelles pièces.
Le secteur sablerie expédie le sable de fonderie vers la fabrique de moules, et récupère le sable après décochage. Le sable usé peut être récupéré et reconstitué pour de nouveaux moules, ou simplement mis en décharge.
Le sable doit correspondre à certaines exigences pour être conforme.
- Il doit pouvoir conserver sa forme pendant la phase de solidification du métal.
- le sable utilisé doit être réfractaire à la chaleur, et son point de fusion doit être supérieur à celui de la coulée.
- Il doit être perméable pour évacuer facilement les gazs de combustion
- Le sable doit pouvoir faciliter le décochage de la pièce
Fabrication de moule en sable
Plusieurs modèles pour moules en sable peuvent être sélectionnés selon les besoins. Contrairement au moulage à la cire perdue, qui nécessite du silicone pour garder l’empreinte, ici l’empreinte est en métal. Elle est recouverte d’un talc permettant au sable de se décrocher facilement au décochage.
Par ailleurs, le moulage sable comporte plusieurs possibilités de durcissement. Ceux-ci comportent des spécificités :
- Le moulage sable à durcissement thermique, qui crée un durcissement dans l’empreinte. Très utilisé dans le secteur automobile pour fabriquer des pièces à noyaux creux, cela consiste à mélanger du sable siliceux contenant moins de 1% d’argile à des liants organiques. Le chauffage du mélange provoque son durcissement ;
- Le moulage sable à durcissement thermique hors empreinte, dont l’empreinte continue de durcir hors du moule ;
- Le moulage sable à durcissement chimique, mélangeant le sable silicieux à deux résines différentes et un gaz ;
- Moulage sable à durcissement physique, par action directe sur le sable, sous vide ou par congélation
Le moule à sable est constitué de deux parties, appelés châssis supérieurs et inférieurs. Celles-ci sont formées après
Une descente de coulée est creusée dans la partie supérieure du moule afin d’alimenter celui-ci en métal liquide.
Pour former des détails extérieurs sans retirer le modèle, des noyaux sont réalisés à partir de sable à prise chimique.
Après la réalisation des moules et des noyaux, le processus de fabrication d’une pièce moulée comporte de nombreuses étapes. Celles-ci comprennent la suppression des impuretés, le creusement des canaux d’irrigation du métal fondu, le remoulage, l’écoulement du métal liquide, sa solidification.
Le moule subit enfin une opération de parachèvement appelée décochage afin de séparer la partie métallique du reste du moule.
