Le moulage en coquille (moulage en sable lié à la résine thermodurcissable-) comble le fossé technique et économique entre le moulage au sable vert standard et le moulage à modèle perdu (cire perdue). Il offre un contrôle dimensionnel plus strict, une intégrité de surface supérieure et des angles de dépouille réduits pour les composants industriels de volume moyen-à-élevé- pesant entre 0,5 kg et 80 kg.
Matrice de capacité des processus
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Fonctionnalité |
Moulage de moules en coquille |
Moulage au sable vert |
Moulage d'investissement |
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Tolérance dimensionnelle |
ISO 8062-3 CT7 – CT9 |
ISO 8062-3 CT10 – CT12 |
ISO 8062-3 CT4 – CT6 |
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Finition de surface (Ra) |
3,2 µm - 6.3 µm (125 - 250 µin) |
12,5 µm - 25.0 µm (500 - 1000 µin) |
1,6 µm - 3.2 µm (63 - 125 µin) |
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Épaisseur de paroi minimale |
2,5 mm |
4,0 millimètres |
1,5 mm |
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Exigence d'angle de dépouille |
0,5 degré - 1.0 degré |
1,5 degré - 3.0 degré |
0 degré - 0.5 degré |
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Production économique |
300 - 50 000 pièces/an |
100 - 10 000 pièces/an |
500 - 100 000 pièces/an |
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Investissement en outillage |
Modéré (modèle en métal usiné) |
Faible (plaque à motif / plaque d'allumettes) |
Élevé (moulage par injection de cire à plusieurs-cavités) |
Processus de fabrication
Le processus de moulage en coque repose sur un mélange de sable de silice recouvert de résine-qui entre en contact avec un motif de fer ou d'acier chauffé pour former une coque de moule rigide et à paroi fine-en céramique-.
Préparation du motif métallique :Les modèles de plaques d'allumettes sont usinés CNC-à partir de fonte ductile, d'acier allié ou d'aluminium à haute-élasticité, avec des tolérances de retrait précises appliquées (généralement 1,5 % - 2.2 % selon le choix de l'alliage).
Préchauffage et lubrification :La plaque modèle est préchauffée à 200 degrés - 320 degrés (392 degrés F - 608 degrés F) et pulvérisée avec un agent de séparation à base de silicone-.
Vidage-Formation de coque de boîte :Le motif chauffé est fixé sur une benne contenant du sable de silice fin pré-recouvert de 2 % - 5 % de résine phénolique et d'hexaméthylènetétramine (HEXA). L'inversion de la boîte expose le mélange de sable au motif chauffé. La chaleur fait fondre la résine, formant une peau de coque partiellement durcie (6 mm - 10 mm d'épaisseur) en 10 - 30 secondes.
Durcissement au four :Le sable non lié tombe lors de la ré-inversion. Le motif et la coque attachée passent dans un four de durcissement (300 degrés - 450 degrés) pour réticuler complètement-le liant thermodurcissable.
Éjection et assemblage :Les broches d'éjection mécaniques repoussent la coque rigide à moitié hors du motif. Les moitiés de coque et de coque de traînée sont assemblées à l'aide de colle thermodurcissable sous pression, incorporant des noyaux de sable liés à la résine- pour les cavités internes.
Verser et secouer :Les coquilles assemblées sont placées dans des flacons, soutenus par une grenaille d'acier ou un support en gravier pour résister à la pression métallostatique de la tête, et coulées avec du métal en fusion. Après refroidissement, la fine coque brûle et se détache proprement lors du secouage automatisé.
Matériaux et spécifications techniques
Nous fondons et coulons une large sélection d'alliages ferreux et non ferreux sous un contrôle spectral strict.
Sélection des matériaux et référence des propriétés mécaniques
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Famille de matériaux |
Qualité commune/norme |
Résistance à la traction (MPa) |
Limite d'élasticité (MPa) |
Allongement (%) |
Plage de dureté |
Caractéristiques principales |
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Fonte Ductile (Nodulaire) |
FR-GJS-400-15 / QT400-15 FR-GJS-500-7 / QT500-7 FR-GJS-600-3 / QT600-3 |
400 - 600 |
250 - 370 |
3 - 15 |
130 - 230 HBW |
Haute résistance à la fatigue, excellent amortissement, faible sensibilité aux entailles |
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Fonte grise |
FR-GJL-200 / HT200 FR-GJL-250 / HT250 FR-GJL-300 / HT300 |
200 - 300 |
N/A (fragile) |
0.3 - 0.8 |
160 - 250 HBW |
Conductivité thermique supérieure, haute résistance à l'usure, absorption des vibrations |
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Acier au carbone |
ASTM A27 Catégorie 65-35 ASTM A216 WCB / COE |
485 - 585 |
250 - 275 |
22 - 24 |
140 - 185 HBW |
Acier de construction soudable avec une résistance élevée aux chocs à des températures inférieures à -zéro |
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Acier allié |
42CrMo4 / AISI 4140 20CrNiMo/AISI 8620 |
700 - 1000 |
550 - 850 |
10 - 18 |
200 - 320 HBW |
Grâce à-trempe, ténacité exceptionnelle du noyau, haute résistance à l'usure |
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Acier inoxydable |
AISI 304 (CF8) / 316 (CF8M) 1.4408 / 1.4308 Duplex 2205 (1.4462) |
480 - 650 |
205 - 450 |
25 - 35 |
160 - 220 HBW |
Haute résistance à la corrosion par piqûres et fissures dans les milieux marins/acides |
Capacités dimensionnelles et limites de fabrication
• Plage de poids : 0,2 kg à 80 kg (0,44 lb à 176 lb)
• Dimensions maximales de l'enveloppe : 850 mm x 650 mm x 350 mm
• Tolérances linéaires : ISO 8062-3 Grade CT7 pour les éléments formés dans une moitié de moule ; CT8 sur la ligne de joint du moule.
• Rugosité de surface : Ra standard 3.2 - 6.3 µm ; post-grenage-sablage Ra 3,2 µm réalisable.
• Diamètre minimum du trou de coulée : Ø 6,0 mm (en fonction du rapport profondeur-sur-diamètre<= 3:1).
Principales caractéristiques du produit
Qualité de surface élevée et surépaisseurs d'usinage réduites
Le sable de silice fin associé à des liants de résine fins et uniformes minimise l'indentation à la limite des grains de la surface du moule. Comme-les surfaces coulées présentent un Ra 3.2 - 6.3 µm, permettant aux faces d'étanchéité, aux-patins de montage non critiques et aux canaux d'écoulement de fonctionner comme-coulés sans fraisage ni tournage.
Cohérence dimensionnelle étroite entre les lots de production
Étant donné que les moules en forme de coquille sont durcis sur un outillage métallique chauffé, la déformation du moule due aux forces de compactage du sable est éliminée. La répétabilité dimensionnelle sur des séries de production de plusieurs-milliers-pièces est généralement maintenue à ±0,3 mm sur des dimensions allant jusqu'à 100 mm.
Poids réduit des pièces grâce à la capacité des-murs fins
Les moules à coque rigides et à haute -tension résistent à la pression métallostatique sans déflexion des parois pendant le coulage. Les concepteurs peuvent spécifier des épaisseurs de paroi uniformes jusqu'à 2,5 mm, réduisant ainsi le poids excessif du matériau et les coûts des matières premières.
Angles de dépouille minimaux
Des angles de dépouille aussi bas que 0,5 degré à 1,0 degré peuvent être dessinés avec succès sans déchirer les parois du moule. Cela réduit les ajouts de poids induits par la conicité-sur les poches profondes, les bossages et les nervures internes.
Applications typiques
Fourchettes de changement de vitesse
Supports de montage moteur
Étriers de frein et moyeux de roues
Collecteurs d'échappement et carters de turbocompresseur
Corps de vannes hydrauliques et blocs collecteurs
Corps et turbines de pompe-haute pression
Supports d'engrenages planétaires et boîtiers de roulements
Raccords de tuyauterie, brides et disques de vanne papillon
Galets de roulement et pignons de chaîne
Composants d'attelage et supports de chape
Plaques d'usure et adaptateurs de dents de godet
Usinage et opérations secondaires
Pour fournir des composants-prêts à-assembler, nous complétons nos opérations de fonderie avec des installations-internes complètes d'usinage CNC et de finition de surface.
Capacités d'usinage CNC
• Centres d'usinage horizontaux et verticaux (HMC/VMC) : positionnement sur 4-axes avec changeurs de palettes pour l'usinage en grand-volume d'alésages à tolérance serrée (±0,010 mm).
• Centres de tournage CNC : tournage à double broche-pour la concentricité-les caractéristiques de tournage critiques, les rainures et les surfaces d'étanchéité des faces précises.
• Opérations secondaires : brochage, perçage de trous profonds-, meulage de précision (sans centre et en surface) et taraudage à grande vitesse-.
Traitement thermique
• Normalisation et recuit : soulagement des contraintes et affinement du grain pour une usinabilité optimisée et une homogénéité microstructurale.
• Trempe et revenu (Q&T) : ajustements des propriétés mécaniques pour cibler les spécifications de résistance à la traction, de ténacité et de dureté à cœur.
• Trempe par induction : trempe superficielle localisée (50 - 60 HRC) sur les pistes d'usure, les dents d'engrenage et les zones des tourillons de roulement.
Finitions de surface et revêtements protecteurs
• Placage de zinc (passivate trivalent bleu/clair/jaune)
• Revêtement par électro-dépôt (revêtement E-) pour la protection contre la corrosion.
• Revêtement en poudre époxy
• Revêtement de phosphatation et de conversion d'oxyde noir
Contrôle qualité et inspection
L'assurance qualité suit les exigences ISO 9001:2015 et IATF 16949, vérifiant la chimie des matières premières, l'intégrité interne, la tolérance dimensionnelle et les propriétés mécaniques aux portes de processus désignées.
Analyse des ferrailles et des lingots entrants (spectromètre)
Vérification de la chimie de fusion avant le robinet
Essais non destructifs et mécaniques (UT/MPI/Tension/Dureté)
Disposition dimensionnelle finale (MMT et balayage optique)
Tests chimiques et mécaniques
• Spectroscopie d'émission optique (OES) : vérification de la composition chimique effectuée à chaque chaleur avant le taraudage.
• Essais de traction et d'impact : vérification destructive de la limite d'élasticité, de la résistance à la traction ultime, de l'allongement et de la valeur d'impact de l'entaille Charpy V-par lot.
• Tests de dureté : tests Brinell (HBW), Rockwell (HRC) et Vickers (HV) sur les zones structurelles.
Tests non-destructifs (CND)
• Inspection radiographique (rayons X-) : identification de la porosité de retrait interne, des trous d'évent et des inclusions selon les normes ASTM E446/ASTM E192.
• Inspection des particules magnétiques (MPI) : détection de fissures en surface et sous la surface des fontes ferromagnétiques et des composants en acier.
• Tests par ultrasons (UT) : vérification de l'épaisseur des parois et évaluation des défauts internes.
• Inspection par ressuage (LPI) : inspection non-magnétique des fissures de l'acier inoxydable.
Métrologie et inspection MMT
• Machines de mesure de coordonnées 3D (MMT) : MMT Zeiss fonctionnant dans des laboratoires climatisés-pour la vérification des dimensions et tolérances géométriques (GD&T) par rapport aux modèles CAO.
• Profilométrie optique et laser : mesure automatisée de la rugosité de surface (Ra, Rz) et numérisation des contours 3D.
Fabrication OEM et sur mesure
Nous fabriquons exclusivement selon les spécifications des clients OEM, en fournissant une assistance-de-de bout en bout depuis l'analyse DFM (Design for Manufacturability) préliminaire jusqu'à l'outillage de prototype et la montée en puissance en série-.
Flux de travail d'ingénierie et de prototypage
• Simulation de solidification MagmaSoft / ProCAST : une analyse thermique et d'écoulement des fluides est exécutée sur des fichiers CAO préliminaires pour identifier les cavités de retrait potentielles, les fermetures à froid et les zones d'érosion par le sable avant la découpe du modèle métallique.
• Conception d'outillage et fraisage CNC-en interne : les plaques d'allumettes métalliques, les boîtes à noyaux et les mécanismes d'éjection sont conçus en CAO/FAO 3D et fraisés à partir de fer à outils ou d'acier à outils haute-densité.
• Prototypage rapide via des noyaux de sable imprimés en 3D : pour des tests fonctionnels rapides, des noyaux de sable en résine imprimés en 3D peuvent être combinés avec des outils temporaires pour fournir des prototypes moulés en 2 - 3 semaines sans investissement complet en outillage.
• Soumission PPAP niveau 3 : la documentation du processus d'approbation des pièces de production comprend l'ISIR (rapport d'inspection initial de l'échantillon), le diagramme de flux de processus, le plan de contrôle, la PFMEA, les résultats dimensionnels, les certifications des matériaux et les études R&R des jauges.
Ce que les acheteurs devraient fournir pour une demande de prix
La fourniture de paramètres d'ingénierie complets lors de la soumission de l'appel d'offres garantit des devis précis, des estimations d'outillage correctes et des temps de cycle optimisés.
Fichiers CAO 3D :STEP, IGES ou Parasolid (.x_t)
Dessins 2D :PDF avec GD&T, tolérances critiques, surépaisseurs d'usinage et spécifications de finition de surface (Ra)
Spécification matérielle:Qualité de matériau ASTM, EN, DIN, ISO ou JIS
Volumes et tailles de lots :Quantité du prototype, demande annuelle estimée (EAU) et taille du lot
État d'approvisionnement :Comme-coulé ou entièrement usiné pour être imprimé
Traitement thermique :Plage de dureté cible (HRC/HBW), profondeur du boîtier ou exigences en matière de microstructure
Inspection et tests :Exigences CND (rayons X-, MPI), tests de pression et rapports d'inspection MMT
Finition et emballage :Revêtement de surface (peinture, placage, huile antirouille-), sacs VCI et spécifications d'emballage
Foire aux questions
Q : Comment le moulage en coquille se compare-t-il au moulage au sable vert standard en termes de coût unitaire total ?
R : L'outillage pour le moulage en coquille est plus coûteux car les modèles métalliques doivent résister au préchauffage (200 degrés - 320 degrés). Cependant, les coûts de production unitaires sont souvent inférieurs pour les composants complexes car les tolérances serrées (ISO 8062-3 CT7) et les finitions de surface lisses (Ra 3.2 - 6.3 µm) éliminent les opérations d'usinage secondaires et réduisent les taux de rebut.
Q : Quelles sont les limites de poids minimum et maximum pour les pièces moulées en coquille ?
R : Notre ligne de production gère des poids unitaires allant de 0,2 kg (0,44 lb) à 80 kg (176 lb). Pour les pièces dépassant 80 kg, le moulage traditionnel en sable de résine ou le moulage en sable vert est généralement recommandé en raison des contraintes de rigidité de la coque et de dimensionnement des flacons.
Q : Le moulage en coquille peut-il produire des passages internes creux et des géométries complexes ?
R : Oui. Des noyaux de sable de résine préformés-de résine- (fabriqués via des processus de boîte chaude-ou de boîte froide-) sont placés à l'intérieur de la chape et font glisser les moitiés de coque avant le serrage. Cela permet de couler avec précision des canaux de fluide internes complexes, des contre-dépouilles et des chambres creuses.
Q : Quels sont les délais standard pour les échantillons d’outillage et la livraison initiale du PPAP ?
R : L’outillage standard en métal et la production initiale de l’échantillon nécessitent 4 à 6 semaines. Si des carottes de sable imprimées en 3D sont utilisées pour la vérification du prototype, des échantillons préliminaires peuvent être livrés en 2 à 3 semaines. Les commandes de production en série sont livrées dans les 4 à 5 semaines suivant l'approbation de l'échantillon.
