Résumé : Cet article analyse systématiquement les causes, les processus courants et les localisations des défauts de trous de sable lors du moulage au sable des corps de pompes multicellulaires de type BB3 en acier moulé, et propose des solutions ciblées. Une revue de la littérature et une analyse de cas ont révélé que les défauts de trous de sable résultent principalement d'une résistance insuffisante du sable de moulage, de défauts de conception du système d'injection et d'un fonctionnement incorrect. Ils sont susceptibles de se produire lors des processus de moulage, de mise en place du noyau, de fermeture et de coulage. Les localisations spécifiques incluent les vannes, les colonnes montantes, les parties épaisses des pièces moulées et les cavités internes. L'optimisation de la proportion de sable de moulage, l'amélioration de la conception du système d'injection et le renforcement du contrôle du procédé permettent de réduire efficacement le taux d'apparition de trous de sable et d'améliorer la qualité des pièces moulées.
Chapitre 1 Introduction
Avec le développement des technologies industrielles, les pompes multicellulaires en acier inoxydable sont de plus en plus utilisées dans des domaines tels que le génie chimique, l'énergie et la conservation de l'eau. Le corps de pompe multicellulaire en acier moulé de type BB3, composant principal, est de qualité dont les performances et la durée de vie sont directement affectées. Cependant, lors du moulage au sable, les défauts de scellement sont fréquents et affectent gravement la résistance et l'aspect des pièces. Cet article vise à analyser en profondeur les causes, les processus courants et les localisations des défauts de scellement, et à proposer des solutions efficaces pour servir de référence aux fonderies.
Chapitre 2 Analyse de la corrélation entre les caractéristiques structurelles des pièces moulées et les défauts des trous de sable
2.1 Caractéristiques structurelles du corps de pompe BB3 en acier moulé
Le corps de pompe BB3 adopte une structure à double volute et à coque unique, composée du corps, du couvercle et de la paire de friction statique. Ses caractéristiques principales sont les suivantes :
1. Les roues sont disposées symétriquement dos à dos pour obtenir
auto-équilibrage de la force axiale ;
2. La conception du canal d'écoulement à double volute réduit l'impact de la force radiale sur le corps de la pompe ;
3 Les composants du corps/couvercle de la pompe sont divisés horizontalement pour faciliter le démontage, le montage et l'entretien ;
4. La turbine du premier étage adopte une structure à double aspiration pour améliorer la résistance à la cavitation.
Ces caractéristiques structurelles, tout en améliorant les performances du corps de pompe, imposent également des exigences plus élevées au processus de moulage. Par exemple, la surface incurvée complexe du canal d'écoulement à double volute peut entraîner un remplissage irrégulier du métal en fusion, augmentant ainsi le risque de formation de trous de sable.
2.2 L'impact des structures de pompes à corps divisé en acier inoxydable sur les trous de sable
La structure du canal d'écoulement d'une pompe à corps fendu en acier inoxydable affecte directement les caractéristiques d'écoulement du métal en fusion. Des recherches montrent qu'une modification brutale de la section du canal d'écoulement ou une variation importante de l'épaisseur de la paroi peuvent entraîner des turbulences et un entraînement, provoquant la chute du sable de moulage et la formation de trous. Par exemple, dans la section de diffusion d'une volute de pompe multiétagée, si le gradient d'épaisseur de paroi n'est pas correctement contrôlé, des différences locales de vitesse de refroidissement peuvent provoquer des contraintes thermiques et la fissuration du moule.
Chapitre 3 Analyse des causes des défauts des trous de sable
Les défauts de trou de sable sont des trous contenant des grains de sable incrustés à la surface ou à l'intérieur de la pièce moulée. Leurs causes sont complexes et diverses, et peuvent principalement être attribuées aux facteurs suivants :
3.1 Résistance insuffisante du sable de moulage
Une résistance insuffisante du sable de moulage ou du noyau de sable est l'une des principales causes de défauts de trous de sable. Lors du coulage, la température élevée du métal en fusion et l'effet de frottement peuvent provoquer la chute du moule ou du noyau, provoquant des trous de sable. Si la réfractarité du sable de moulage est insuffisante, sous l'effet de la température élevée du métal en fusion, sa surface se ramollit et se détache, aggravant encore la formation de trous de sable.
3.2 Le système de contrôle est mal conçu
Une conception inappropriée du système d'injection, comme un positionnement incorrect de l'injection ou une vitesse de coulée trop rapide, peut entraîner une force de frottement excessive du métal en fusion sur le moule, entraînant des fissures, un décollement du sable et la formation de trous de sable. De plus, un temps de coulée trop court ou trop long peut également favoriser l'apparition de trous de sable. Il convient donc d'adapter le temps de coulée à la taille, à la structure et au poids de la pièce.
3.3 Mauvais fonctionnement
Une mauvaise exécution des processus tels que le moulage, la mise en place du noyau, la fermeture et le coulage est également une cause importante de défauts de trous de sable. Par exemple, le sable non évacué dans la cavité avant la fermeture de la boîte n'est pas nettoyé, le noyau de sable est endommagé et non réparé, et des corps étrangers pénètrent dans la cavité pendant le coulage, ce qui peut entraîner la formation de trous de sable.
Chapitre 4 Procédés et emplacements sujets aux défauts des trous de sable
Les processus et emplacements courants des défauts de trous de sable dans le processus de moulage au sable comprennent principalement les aspects suivants :
4.1 Processus de moulage
Lors du moulage, une compacité inégale du moule, du sable non éliminé et une résistance insuffisante de la surface de la cavité peuvent entraîner des défauts de scellement. Des problèmes tels qu'une réparation inadéquate du moule, un manque de compactage des angles de la pièce et une importante chute de sable lors du coulage peuvent également entraîner des scellements de sable.
4.2 Procédures de pose du noyau et de fermeture du moule
Lors du calage et de la fermeture du noyau, des dommages au noyau de sable, un manque de nettoyage du sable meuble et la chute de grains de sable due aux collisions lors de la fermeture du caisson peuvent entraîner des défauts au niveau des trous de sable. De plus, des bavures non nettoyées sur la surface de séparation du noyau de sable et la chute de sable meuble dans la cavité lors de la fermeture du caisson sont également des causes fréquentes de trous de sable.
4.3 Processus de coulée
Pendant le processus de coulée, vitesse de coulée trop rapide, conception de la porte déraisonnable
Des infiltrations de sable, ainsi que la chute de corps étrangers dans la cavité pendant le coulage, peuvent également provoquer des trous de sable. De plus, des températures de coulage excessivement élevées ou basses peuvent également favoriser l'apparition de trous de sable.
4.4 Emplacements sujets aux trous de sable
Les défauts de sable dans les pièces moulées sont fréquemment localisés au niveau des seuils, des masselottes, des parties épaisses et volumineuses de la pièce et des cavités internes. Ces zones sont propices au démoulage ou à l'incrustation de grains de sable dans la pièce en raison de l'importante force de frottement du métal en fusion ou de la lente dissipation de la chaleur.
Chapitre 5 Solutions aux défauts des trous de sable
Compte tenu des causes et des processus courants des défauts des trous de sable, les solutions suivantes sont proposées dans cet article :
5.1 Optimiser le rapport sable de moulage
L'amélioration de la résistance et de la réfractarité du sable de moulage est essentielle pour résoudre les défauts de scellement. En ajustant la proportion de sable de moulage et en augmentant la teneur en liants et additifs, on peut améliorer la résistance à la compression à l'état humide et la réfractarité du sable de moulage, et réduire la formation de décollement du moule et de défauts de scellement.
5.2 Améliorer la conception du système de contrôle d'accès
Une conception judicieuse du système d'injection, incluant la position, la taille et la vitesse de coulée de l'injection, permet de réduire efficacement la force de frottement du métal en fusion sur le moule et de diminuer le taux d'apparition de défauts de type « sable ». De plus, adapter le temps de coulée à la taille, à la structure et au poids de la pièce est également une mesure importante pour réduire ces défauts.
5.3 Renforcer le contrôle des processus
Le renforcement du contrôle des procédés tels que le moulage, le sertissage, la fermeture et le coulage, afin de garantir un fonctionnement correct, un nettoyage minutieux et d'éviter les collisions, peut réduire efficacement la formation de trous de sable. Par exemple, purger soigneusement la cavité avant la fermeture de la boîte afin d'éliminer les angles morts ; vérifier la propreté de la buse d'injection et du canal d'écoulement avant le coulage ; éviter la pénétration de corps étrangers dans la cavité pendant le coulage, etc.
5.4 Utiliser un filtre de casting
L'utilisation d'un filtre de coulée dans la section des canaux permet d'éliminer efficacement les inclusions du métal en fusion et d'éliminer fondamentalement les défauts de sablage. Le choix du filtre de coulée doit être basé sur le type de métal en fusion et les conditions de coulée.
Chapitre 6 Conclusions
Les défauts de sable sont fréquents lors du moulage au sable des pièces en acier moulées pour corps de pompe multicellulaire de type BB3. Leurs causes sont complexes et diverses, et le processus et la localisation des défauts sont clairement définis. L'optimisation du ratio de sable de moulage, l'amélioration de la conception du système d'injection et le renforcement du contrôle du processus, entre autres mesures, permettent de réduire efficacement l'incidence des défauts de sable et d'améliorer la qualité des pièces moulées. Grâce au développement continu des technologies de moulage, la prévention et le contrôle des défauts de sable seront plus précis et plus intelligents, garantissant ainsi le développement durable des entreprises de moulage.