{"id":36032,"date":"2023-02-16T07:43:33","date_gmt":"2023-02-16T07:43:33","guid":{"rendered":"https:\/\/mineralmilling.com\/mouillage-quest-ce-que-cest-et-pourquoi-est-ce-une-telle-preoccupation\/"},"modified":"2024-09-18T14:04:11","modified_gmt":"2024-09-18T12:04:11","slug":"mouillage-quest-ce-que-cest-et-pourquoi-est-ce-une-telle-preoccupation","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/mineralmilling.com\/fr\/mouillage-quest-ce-que-cest-et-pourquoi-est-ce-une-telle-preoccupation\/","title":{"rendered":"Mouillage: qu\u2019est-ce que c\u2019est et pourquoi est-ce une telle pr\u00e9occupation?"},"content":{"rendered":"\n

\n\t\tMouillage: qu’est-ce que c’est et pourquoi est-ce une telle pr\u00e9occupation?\n\t<\/h2>\n\t

Le producteur de fonderie moderne s’int\u00e9resse \u00e0 la production d’un produit de la meilleure qualit\u00e9 sans compromis – le mouillage peut \u00eatre une cause de probl\u00e8mes dans le processus de coul\u00e9e des m\u00e9taux.<\/em><\/p>\n

\n\t\tIntroduction\n\t<\/h2>\n\t

Le mouillage est le ph\u00e9nom\u00e8ne par lequel un liquide est capable de maintenir le contact avec une surface solide, provoqu\u00e9 par des interactions intermol\u00e9culaires. Dans la fonderie moderne, le principal probl\u00e8me caus\u00e9 par le mouillage r\u00e9side dans les impacts sur l’\u00e9tat de surface d’un mat\u00e9riau moul\u00e9. Le r\u00e9sultat est rarement pr\u00e9judiciable au mat\u00e9riau moul\u00e9, mais cela signifie presque toujours qu’un travail suppl\u00e9mentaire (et donc du temps et de l’argent) est n\u00e9cessaire pour \u00e9liminer les d\u00e9fauts de surface, g\u00e9n\u00e9ralement par usinage \u00e0 la main. Naturellement, les propri\u00e9taires et les exploitants de fonderies sont d\u00e9sireux de r\u00e9duire la probabilit\u00e9 de mouillage, minimisant ainsi les risques de traitement post-coul\u00e9e. Les d\u00e9fauts de surface prennent g\u00e9n\u00e9ralement la forme de \u00ab bavures \u00bb, c’est-\u00e0-dire o\u00f9 du m\u00e9tal fondu est entr\u00e9 en contact avec le sable et refroidi de mani\u00e8re irr\u00e9guli\u00e8re. Le sable peut \u00e9galement p\u00e9n\u00e9trer dans le m\u00e9tal. (1,2,3)<\/p>\n

Dans le cas d’un liquide pr\u00e9sent, aux temp\u00e9ratures de fonderie, il va bouillir et d\u00e9gager du gaz. Cela cr\u00e9e un espace pour que le m\u00e9tal fondu et le sable interagissent, dans le cas des pi\u00e8ces moul\u00e9es m\u00e9talliques \u00e0 base de sable. Une interaction de surface peut \u00eatre d\u00e9crite comme \u00ab fortement mouillante \u00bb lorsqu’il existe une bonne interaction solide-liquide. \u00ab Mauvais mouillage \u00bb fait r\u00e9f\u00e9rence \u00e0 une faible interaction solide-liquide.<\/p>\n

Des additifs peuvent \u00eatre ajout\u00e9s pour r\u00e9duire la probabilit\u00e9 de mouillage, en plus d’assurer un contr\u00f4le ad\u00e9quat et appropri\u00e9 de l’humidit\u00e9. Les d\u00e9fauts de surface sont beaucoup plus susceptibles de se produire lorsqu’il y a de fortes interactions de mouillage (une discussion d\u00e9taill\u00e9e de la chimie de surface d\u00e9passe le cadre de cet article), qui proviennent principalement des forces intermol\u00e9culaires de Van der Waal et de la liaison hydrog\u00e8ne.<\/p>\n\t\t\t\t\"m\u00e9tal\n

\n\t\tStrat\u00e9gies pour annuler ou \u00e9viter le mouillage\n\t<\/h2>\n\tMieux vaut pr\u00e9venir que gu\u00e9rir. Dans pratiquement tous les cas, les fondeurs incorporeront de la mati\u00e8re dans leurs moules de coul\u00e9e pour annuler l’impact du mouillage ou, mieux encore, l’emp\u00eacher purement et simplement. Ces additifs sont souvent des mati\u00e8res organiques, avec divers r\u00e9sidus de plantes f\u00e9culentes, huiles et produits chimiques organiques nocifs qui ont trouv\u00e9 de larges utilisations au fil des ans – qui \u00e9taient tous des exemples de mati\u00e8res carbon\u00e9es. Pratiquement n’importe quel mat\u00e9riau riche en carbone peut \u00eatre utilis\u00e9 \u00e0 condition qu’il s’incorpore bien \u00e0 travers le sain. L’un des additifs les plus remarquables pour emp\u00eacher le mouillage, cependant, est la
\n poussi\u00e8re de charbon \/ anthracite<\/a>
\n<\/u>. Le fait qu’il soit relativement bon march\u00e9, facile \u00e0 travailler et compl\u00e8tement combustible en fait une option attrayante pour une grande vari\u00e9t\u00e9 de types de coul\u00e9e.\n

En termes simples, l’augmentation de la quantit\u00e9 de mati\u00e8re carbon\u00e9e dans un moule de sable entra\u00eenera une plus grande pyrolyse de ce mat\u00e9riau. La pyrolyse est une combustion incompl\u00e8te, c’est-\u00e0-dire une combustion en l’absence d’oxyg\u00e8ne. Pour les mati\u00e8res organiques, cela signifie la production de carbone (qui a tendance \u00e0 se d\u00e9poser sous forme de couche sur le m\u00e9tal et le sable) et d’hydrog\u00e8ne (qui agit comme une barri\u00e8re gazeuse \u00e0 la p\u00e9n\u00e9tration du m\u00e9tal et \/ ou du sable, et a d’autres impacts sur la formation d’oxyde, voir plus loin). Les compos\u00e9s bien adapt\u00e9s pour agir comme cette mati\u00e8re carbon\u00e9e sont ceux qui ont un pouvoir cok\u00e9faction \u00e9lev\u00e9, un composant relativement faible des mati\u00e8res organiques volatiles (pas plus de 30% en poids), une faible teneur en cendres et une tr\u00e8s faible teneur en soufre (pas plus de 0,8% en poids). La taille de broyage de l’additif carbon\u00e9 doit pouvoir \u00eatre incorpor\u00e9e compl\u00e8tement dans la lingoti\u00e8re \u00e0 sable, les premiers rapports sugg\u00e9rant une taille de particule ne d\u00e9passant pas 0,3 mm(4).<\/p>\n

Comme le mouillage provoque la formation de petits canaux dans le sable, le m\u00e9tal molen peut s’y infiltrer et c’est l’origine de nombreux d\u00e9fauts de surface, tels que \u00ab br\u00fbler sur \u00bb et \u00ab br\u00fbler \u00bb via des changements de surface \u00e0 l’interface de coul\u00e9e, conduisant \u00e0 des surfaces coul\u00e9es in\u00e9gales. Des effets aussi simples que l’adh\u00e9rence du m\u00e9tal fondu au sable sont des signes courants de mouillage. Le silicium et le phosphore pr\u00e9sents dans le sable peuvent se lib\u00e9rer avec le fer et le mangan\u00e8se contenus dans le m\u00e9tal en fusion, ce qui peut provoquer un changement fondamental des mat\u00e9riaux et des produits chimiques – tout \u00e0 fait \u00e9vitable si le mouillage est emp\u00each\u00e9 par l’ajout d’un mat\u00e9riau carbon\u00e9 soigneusement s\u00e9lectionn\u00e9(5).<\/p>\nFondamentalement, le mouillage est un probl\u00e8me courant dans la coul\u00e9e de m\u00e9tal, mais il est \u00e9galement \u00e9vitable. Cela peut \u00eatre aussi simple que d’incorporer une petite quantit\u00e9 d’un mat\u00e9riau tel que la
\n poussi\u00e8re de charbon (anthracite)<\/a>
\n<\/u> dans le sable, qui pyrolyse proprement, et emp\u00eachera le mouillage et les ph\u00e9nom\u00e8nes de d\u00e9fauts de surface associ\u00e9s, \u00e9vitant ainsi la n\u00e9cessit\u00e9 d’un traitement manuel post-coul\u00e9e(6).\n\t\t\t\t\"poussi\u00e8re\n

\n\t\tPoussi\u00e8re de charbon\n\t<\/h2>\n\t

La poussi\u00e8re de charbon est de l’anthracite en poudre. Il s’agit d’un produit charbonnier de haute qualit\u00e9 usin\u00e9 selon des sp\u00e9cifications fines, \u00e9tant faible en compos\u00e9s organiques volatils, faible en cendres et faible en soufre – en quantit\u00e9s constamment inf\u00e9rieures \u00e0 celles sp\u00e9cifi\u00e9es ci-dessus. L’anthracite est le charbon de la plus haute qualit\u00e9, il n’est pas bitumineux comme le lignite et contient la plus forte proportion de carbone pur, ce qui signifie que lorsqu’il est br\u00fbl\u00e9 ou pyrolys\u00e9, moins de polluants dangereux sont \u00e9mis que les charbons de qualit\u00e9 inf\u00e9rieure(7,8).<\/p>\n

Il est peut-\u00eatre tout \u00e0 fait logique que la poussi\u00e8re de charbon ait remplac\u00e9 les mat\u00e9riaux carbon\u00e9s classiques tels que le charbon bitumineux, car on s’attendrait \u00e0 ce que les performances soient les m\u00eames. Il le surpasse. En raison de l’\u00e9volution de gaz toxiques tels que le benz\u00e8ne, le tolu\u00e8ne et le xyl\u00e8ne provenant de charbons de mauvaise qualit\u00e9(9), les conditions atmosph\u00e9riques locales autour des fonderies se sont r\u00e9v\u00e9l\u00e9es mauvaises dans les ann\u00e9es 1940. Les charbons de meilleure qualit\u00e9 tels que l’anthracite r\u00e9duisent consid\u00e9rablement l’\u00e9volution de ces gaz. Il a \u00e9t\u00e9 signal\u00e9 que l’anthracite produit plus de carbone protecteur en couches minces par unit\u00e9 de masse que les autres types de charbon – ce qui est pr\u00e9visible car il y a moins de contaminants, donc plus de carbone.<\/p>\n

Malgr\u00e9 sa qualit\u00e9 sup\u00e9rieure, l’anthracite reste un mat\u00e9riau peu co\u00fbteux et trouve une large utilisation dans divers contextes. Son profil de pyrolyse propre en fait le choix id\u00e9al (et fortement privil\u00e9gi\u00e9 par l’industrie) pour les pi\u00e8ces moul\u00e9es au sable vert, o\u00f9 il est responsable de moins d’incidences li\u00e9es au mouillage.<\/p>\n

Il convient \u00e9galement de noter que la poussi\u00e8re de charbon s\u00e9ch\u00e9e, de petite taille et donc de charbon \u00e0 \u00e9coulement libre se m\u00e9langera facilement et se dispersera uniform\u00e9ment dans le sable. Les sources de carbone plus r\u00e9sineuses ou bitumineuses telles que le lignite ne se disperseront pas aussi uniform\u00e9ment en raison de leur nature \u00ab collante \u00bb conduisant \u00e0 l’agglutination, ce qui risque d’avoir des zones dans le sable proches de l’interface du m\u00e9tal fondu sans aucun mat\u00e9riau carbon\u00e9 – offrant ainsi une protection nulle et ouvrant la porte aux ph\u00e9nom\u00e8nes de mouillage et aux d\u00e9fauts de surface ult\u00e9rieurs qu’ils entra\u00eeneront.<\/p>\n\t\t\t\t\"poussi\u00e8re\n

\n\t\tPr\u00e9vention de la br\u00fblure de fonderie\n\t<\/h3>\n\t

La br\u00fblure de fonderie, qui se manifeste de mani\u00e8re similaire et n\u00e9cessite un traitement post-moulage pratiquement identique pour \u00e9liminer les effets, est fortement li\u00e9e au mouillage. La combustion de fonderie est assez courante dans la production de fer et d’acier – elle se produit lorsque des silicates de fer se forment \u00e0 la surface du m\u00e9tal coul\u00e9, lorsque la silice (du moule de sable) et l’oxyde de fer (du fer) r\u00e9agissent. Cela provoque la fusion et le d\u00e9p\u00f4t de grains de sable sur la surface coul\u00e9e, ce qui est difficile \u00e0 enlever et n\u00e9cessite un usinage, semblable \u00e0 un mouillage(10). En tant que tels, les fondeurs souhaitent emp\u00eacher la formation d’oxyde de fer en premier lieu. Tout comme dans la pr\u00e9vention du mouillage, la pyrolyse de la poussi\u00e8re d’anthracite\/charbon produit une atmosph\u00e8re r\u00e9ductrice tr\u00e8s efficace qui inhibe compl\u00e8tement l’oxydation du fer, emp\u00eachant ainsi la formation d’oxyde de fer(11). Ce principe peut \u00e9galement \u00eatre appliqu\u00e9 dans les pi\u00e8ces moul\u00e9es au sable vert, o\u00f9 la chromite r\u00e9fractaire contient souvent des quantit\u00e9s faibles \u00e0 mod\u00e9r\u00e9es de silice. L\u00e0 encore, la production d’hydrog\u00e8ne gazeux r\u00e9sultant de la pyrolyse donne naissance \u00e0 l’atmosph\u00e8re r\u00e9ductrice et emp\u00eache ainsi la formation d’oxyde(12). Une protection suppl\u00e9mentaire contre les br\u00fblures est fournie car le processus de pyrolyse provoque le d\u00e9p\u00f4t d’un film mince de carbone pur \u00e0 la surface du m\u00e9tal, ce qui emp\u00eache la p\u00e9n\u00e9tration du m\u00e9tal dans le sable. L’inverse est \u00e9galement vrai; Le sable ne peut pas p\u00e9n\u00e9trer dans le m\u00e9tal. D’une mani\u00e8re g\u00e9n\u00e9rale, cela peut \u00eatre consid\u00e9r\u00e9 comme un comportement non mouillant.<\/p>\n

\n\t\tS\u00e9curit\u00e9\n\t<\/h2>\n\t

Comme mentionn\u00e9, l’anthracite est non toxique. L’accumulation de pression est la seule pr\u00e9occupation, car la pyrolyse des poussi\u00e8res de charbon provoque l’expulsion du gaz(13) avec un m\u00e9lange de sable vert ne contenant que 5 % de poussi\u00e8re de charbon peut conduire \u00e0 des pressions deux fois sup\u00e9rieures \u00e0 celles du sable vert uniquement. Il faut s’attendre \u00e0 une certaine p\u00e9n\u00e9tration du m\u00e9tal par l’hydrog\u00e8ne d\u00e9gag\u00e9(14), mais elle sera quelque peu annul\u00e9e par la fine couche de carbone form\u00e9e (voir plus haut). Dans l’ensemble, l’accumulation de pression et l’\u00e9volution de l’hydrog\u00e8ne sont bien dans les tol\u00e9rances et la capacit\u00e9 de conception des installations modernes de coul\u00e9e \u00e0 base de sable.<\/p>\n\t\t\t\t\"m\u00e9tal\n

\n\t\tR\u00e9sum\u00e9\n\t<\/h2>\n\t
    \n
  • Le mouillage est un ph\u00e9nom\u00e8ne par lequel un liquide – g\u00e9n\u00e9ralement de l’eau – est capable de maintenir le contact avec un solide.<\/li>\n
  • Dans le cas de la fonderie et de la coul\u00e9e, le mouillage provoque directement la formation de d\u00e9fauts de surface, qui doivent ensuite \u00eatre \u00e9limin\u00e9s manuellement, ce qui augmente les co\u00fbts et le temps<\/li>\n
  • La pr\u00e9vention du mouillage se fait g\u00e9n\u00e9ralement par l’ajout d’une mati\u00e8re organique au moule de coul\u00e9e.<\/li>\n
  • La poussi\u00e8re de charbon (anthracite) est le premier choix pour la pr\u00e9vention du mouillage en raison de ses excellentes performances, de sa facilit\u00e9 de manipulation et de sa nature non toxique – tout en \u00e9tant tr\u00e8s rentable<\/li>\n
  • La combustion incompl\u00e8te de la poussi\u00e8re de charbon (pyrolyse) produit un environnement r\u00e9ducteur qui emp\u00eache certains types de d\u00e9fauts de surface, tandis que simultan\u00e9ment de fines couches de carbone sont form\u00e9es qui emp\u00eachent d’autres types de d\u00e9fauts.<\/li>\n
  • L’anthracite est non toxique et n’entra\u00eenera pas l’\u00e9volution de gaz toxiques<\/li>\n
  • La combustion de fonderie est un ph\u00e9nom\u00e8ne connexe et peut \u00e9galement \u00eatre largement \u00e9vit\u00e9e gr\u00e2ce \u00e0 l’utilisation de poussi\u00e8re de charbon.<\/li>\n<\/ul>\n\t\t\t\t\"coal_dust\"\n\t\t\t\t\"Pot\n\t

    R\u00e9f\u00e9rences<\/strong><\/p>\n

    1 A. Josan et C. P. Bretotean, Using special additions to preparation of the moulding mixture for casting steel parts of drive wheel type<\/em>, in: International Conference on Applied Sciences 2014 (ICAS2014)<\/em>, Hunedoara, Roumanie, 2014<\/p>\n

    2 B. E. Brooks et C. Beckermann, Production of Burn-on and Mold Penetration in Steel Casting using Simulation<\/em>, in: 60th SFSA Technical and Operating Conference<\/em>, Chicago, 2006<\/p>\n

    3 Analysis of Casting Defects Committee, Analysis of Casting Defects <\/em> , American Foundrymen’s Society, Des Plaines, \u00c9tats-Unis<\/p>\n

    4 Brevet am\u00e9ricain US3666706A, 1969<\/p>\n

    5 M. Holtzer et coll.<\/em>, Microstructure and Properties of Ductile Iron and Compacted Graphite Iron Casting ings<\/em>, Springer, Cambridge, 2015<\/p>\n

    6 B. Drevet (ed) Mouillabilit\u00e9 \u00e0 haute temp\u00e9rature; Pergamon Materials Series Volume 3<\/em>, Elsevier, Amsterdam, 1999<\/p>\n

    7 G. Thiel et S. R. Giese, Am. Foundry Soc. Trans., <\/em> 2005<\/strong>, 113, 471<\/p>\n

    8 J. Wang et F. S. Cannon, Study of pyrolysis of carbonaceous additives in green sand foundries <\/em>, dans Seattle : The International Carbon Conference, Seattle, <\/em>2007<\/p>\n

    9 G. F. Keatinge et N. M. Potter, Br. J. Ind. Med.<\/em>, 1945<\/strong>, 2, 125<\/p>\n

    10 A. Petro et al.<\/em>, Suis. Fonderie Soc. Trans.<\/em>, 1980<\/strong>, 88, 683<\/p>\n

    11 H. W. Duert et coll.<\/em>, Suis. Fonderie Soc. Trans.<\/em>, 1970<\/strong>, 78, 145<\/p>\n

    12 D. T. Peterson et coll.<\/em>, Suis. Fonderie Soc. Trans.<\/em>, 1980<\/strong>, 88, 503<\/p>\n

    13 J. Mocek et J. Samsonowicz, Arc. Trouv\u00e9. Eng.<\/em>, 2011<\/strong>, 11, 87<\/p>\n

    14 A. Campbell, Complete Casting Handbook<\/em> (2e \u00e9d.), Butterworth Heinemann, Londres, 2015<\/p>\n\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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