Le cycle du processus de coulée en sable se compose de six étapes principales, qui sont expliquées ci-dessous.
- Fabrication de moules – La première étape du processus de coulée en sable consiste à créer le moule pour la coulée. Dans un processus de moule consommable, cette étape doit être effectuée pour chaque coulée. Un moule en sable est formé en entassant du sable dans chaque moitié du moule. Le sable est emballé autour du motif, qui est une réplique de la forme externe du moulage. Lorsque la conception est retirée, la cavité qui formera le moulage reste. Les caractéristiques intérieures du moulage que le modèle ne peut pas inclure sont créées par des noyaux séparés en sable avant de commencer le moule.
De plus amples détails sur la fabrication de moules seront décrits dans la section suivante. Le temps de fabrication du moule comprend le positionnement du motif, l’emballage du sable et le retrait de l’impression. Le temps de fabrication du moule est affecté par la taille de la pièce, le nombre de noyaux et le type de moule en sable. Si le type de moule nécessite un temps de chauffage ou de cuisson, le temps de fabrication du moule est sensiblement augmenté. De plus, une lubrification est souvent appliquée aux surfaces de la cavité du moule pour faciliter le retrait de la pièce moulée. L’utilisation d’un lubrifiant améliore également l’écoulement du métal et peut améliorer la finition de surface de la pièce moulée. L’huile utilisée est choisie en fonction de la température du sable et du métal en fusion. - Serrage – Une fois le moule réalisé, il faut le préparer pour le coulage du métal en fusion. La surface de la cavité du moule est d’abord lubrifiée pour faciliter le retrait de la pièce moulée. Ensuite, les noyaux sont positionnés et les moitiés de moule sont fermées et solidement serrées ensemble. Les moitiés du moule doivent rester bien fermées pour éviter la perte de tout matériau.
- Coulage – Le métal en fusion est maintenu à une température définie dans un four. Une fois le moule serré, le métal en fusion peut être retiré de son récipient de maintien dans le poêle et versé dans le moule. La coulée peut être effectuée manuellement ou par une machine automatisée. Une quantité suffisante de métal en fusion doit être précipitée pour remplir toute la cavité et tous les canaux du moule. Le temps de remplissage est concis pour éviter une solidification précoce d’une partie quelconque du métal.
- Refroidissement – Le métal en fusion qui est versé dans le moule commencera à refroidir et à se solidifier une fois qu’il entrera dans la cavité. Lorsque toute la cavité est remplie et que le métal en fusion se solidifie, la forme finale de la pièce moulée est formée. Le moule ne peut pas être ouvert tant que le temps de refroidissement n’est pas écoulé. Le temps de refroidissement souhaité peut être estimé sur la base de l’épaisseur de paroi de la pièce moulée et de la température du métal. La plupart des défauts possibles qui peuvent survenir sont le résultat du processus de solidification. Si certains métaux en fusion refroidissent trop rapidement, ils peuvent présenter un retrait, des fissures ou des sections incomplètes. Des mesures préventives peuvent être prises lors de la conception de la pièce et du moule et seront explorées dans des sections ultérieures.
- Retrait – Une fois le temps de solidification prédéterminé écoulé, le moule en sable peut être brisé et le moulage retiré. Cette étape, parfois appelée démoulage, est généralement réalisée par une machine vibrante qui secoue le sable et le coule hors du flacon. Une fois retiré, le moulage aura probablement des couches de sable et d’oxyde collées à la surface. Le grenaillage est parfois utilisé pour éliminer tout sable restant, en particulier des surfaces internes, et réduire la rugosité de la surface.
- Découpage – Lors du refroidissement, la matière des canaux du moule se solidifie attachée à la pièce. Cet excès de matériau doit être coupé de la coulée manuellement par découpage ou sciage ou à l’aide d’une presse à rogner. Le temps nécessaire pour couper le matériau supplémentaire peut être estimé à partir de la taille de l’enveloppe du moulage. Une coulée plus étendue nécessitera un temps de coupe plus long. La ferraille résultant de ce rognage est soit jetée, soit réutilisée dans le processus de moulage au sable. Cependant, le matériel de rebut peut avoir besoin d’être reconditionné à la composition chimique appropriée avant d’être combiné avec du métal non recyclé et réutilisé.