La fonte minérale et ses caractéristiques

Fonte minérale SCHNEEBERGER et la géométrie des produits

Un avantage significatif de la fonte minérale est que les structures/bases géométriquement les plus complexes peuvent être fabriquées sans avoir besoin d'autres procédés. L'emploi nécessaire d'un outil adapté (moule) est normalement amorti en peu de temps. Les douilles filetées, les plaques de montage, les broches de fixation, etc. sont prémoulées et fournies dans la phase de conception du moule, ce qui élimine le besoin d'opérations complexes ou coûteuses de finition ou d'usinage. Cela signifie bien sûr des cycles de rotation beaucoup plus courts, ce qui est de plus en plus important de nos jours.

Liant

Le liant, parfois appelé matériau de liaison, est constitué de résine et d'un durcisseur et après validation de la formule, les matériaux de remplissage spécifiques selon l'application sont ajoutés. La résine époxy est utilisée, par opposition à la résine de méthacrylate, et les résines polyester présentent moins de contraction (rétrécissement du volume) et un temps de traitement amélioré. Lorsque le liant est versé, il agit également comme lubrifiant entre les éléments du matériau de remplissage, améliorant ainsi les caractéristiques d'écoulement. Aucune réaction chimique ne peut se produire entre le matériau de remplissage et le liant. Les pièces moulées contenant des résines époxy comme liant ne conviennent pas à des températures de fonctionnement supérieures à 80 °C.

Avantages des résines époxy

Faible viscosité pour de bonnes caractéristiques de flux
Garantit une bonne lubrification du matériau de remplissage utilisé
Temps de gélification élevé
Durcissement par précipitation, combiné à des exothermes ba
Bonnes propriétés mécaniques (tension, compression, flexion, module d'élasticité, dilatation thermique)
Bonnes propriétés chimiques, par ex. résistance aux liquides agressifs
Bon comportement
Les résines époxy sont approuvées pour utilisation dans l'industrie alimentaire.

Quartz Rock as a Filler

Quartzite comme matériau de remplissage

Les matériaux de remplissage, aussi appelés granulats, constituent la base de la fonte minérale. Différentes formules ou mélanges sont disponibles de SCHNEEBERGER, ce qui garantit que les propriétés de chaque produit de fonte minérale respectent les contraintes de l'application spécifique du client. Un quartzite naturel est utilisé avec différentes grosseurs de grain. Puisque les caractéristiques de la fonte minérale sont principalement déterminées par les caractéristiques de ces matériaux de remplissage, des exigences spécifiques s'appliquent à leur densité, résistance à la traction et à la compression, module d'élasticité, leur coefficient de dilatation thermique et leur conductivité de la chaleur. Des adjuvants non minéraux peuvent également être ajoutés partiellement aux matériaux de remplissage. Des galets de quartz à haut degré de pureté et très bonnes propriétés mécaniques sont utilisés.

Fonte minérale SCHNEEBERGER

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Information: at moment not available for the Asian market

La fonte minérale est un matériau moderne qui représente depuis son introduction sur le marché (il y a 30 ans) une alternative importante dans les constructions traditionnelles en fonte grise ou en acier. Elle est aujourd'hui la meilleure technologie pour de nombreuses applications.

L'ensemble du processus, de la construction au post-traitement de haute précision, en passant par la coulée, respecte les mesures d'assurance qualité les plus strictes.

Présence: la fonte minérale SCHNEEBERGER est produite en UE (Egra, République Tchèque) ainsi qu'en Chine.
Nous disposons de nos propres sites locaux de production sur les marchés européens et asiatiques et de nos propres bureaux commerciaux dans la plupart des pays industrialisés.

Plus d'information:
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La fonte minérale SCHNEEBERGER offre une valeur ajoutée supplémentaire ! Nous réalisons également les travaux de montage complexes pour les pièces fabriquées en fonte minérale. Nous prenons en charge non seulement le montage, mais également la création des pièces de montage ainsi que l'ensemble du contrôle qualité et de la logistique. La fonte minérale SCHNEEBERGER procure ainsi une valeur ajoutée plus élevée à nos clients.

Ses avantages sont: un Lead time´s significativement réduit, la prise de responsabilité pour l'ensemble du module, ce qui implique un net avantage financier.

N'hésitez pas à nous contacter pour des conseils sans engagement.

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Concept

Épaisseur de paroi

Les pièces moulées et l'épaisseur de paroi des composants en fonte minérale doivent généralement être 5 fois plus gros que le diamètre maximum des galets. Avec un diamètre typique de galets maximum de 16 mm, les pièces moulées et l'épaisseur de paroi doivent donc être au moins 80 mm. En raison de contraintes résiduelles faibles, des épaisseurs de parois variables et des changements brusques d'une épaisseur de paroi mince à une épaisseur de paroi épaisse peuvent être obtenus sans problèmes dans un composant en fonte minérale. Il est possible d'atteindre de bonnes valeurs de rigidité grâce à une sélection appropriée de sections et en prenant en compte des contraintes de traction et de compression admissibles très variables. Il est également possible de travailler avec des épaisseurs de parois plus minces dans les parties non-porteuses de la construction. Dans ce cas les mélanges de fonte minérale utilisés ont un diamètre maximum de galets moins important. La première coulée d'un procédé de coulée à plusieurs étapes où le mélange le plus fin est versé en premier, suivi par la composition plus grossière, est appelée pré-coulée.

Coulée

Des plans inclinés sont utilisés pour démouler l'ébauche, selon une méthode analogue à celle utilisée pour la fonte grise. La pente d'env. 5 ° habituellement recommandée pour les pièces moulées en fonte grise est également souvent utilisé pour la coulée minérale. En pratique cependant, des angles de coulée moins importants sont tout à fait suffisants pour la coulée minérale.

Ventilation

Pendant la préparation du mélange de fonte minérale, c'est le procédé de mélange lui-même qui fait pénétrer l'air dans le composé. En outre, l'air est également piégé à l'intérieur du moule et du composé pendant le procédé de coulée. Pour éviter l'apparition plus tard de retassures dans la pièce finie, le moule est soumis à des vibrations jusqu'à disparition quasi complète des bulles d'airs emprisonnées. C'est pourquoi le moule doit être suffisamment ventilé. Pour cela, les segments du moule et les pièces coulées doivent être disposés de telle manière à n'obstruer ni l'arrivée de fonte minérale, ni l'évacuation d'air. Les bulles peuvent se former en particulier sur des surfaces horizontales rencontrées par la fonte minérale en montant. Ces surfaces sont à éviter si possible, ou avoir un angle relativement important pour permettre à l'air de s'échapper.

Capacité de charge

Lors de la construction de composants en fonte minérale, il est essentiel de garder à l'esprit les caractéristiques spécifiques de ce matériau. Ces pièces peuvent par exemple supporter une résistance à la traction et une résistance à la compression beaucoup plus importantes.

Lors de l'ancrage des pièces, il convient de veiller à ce qu'elles se trouvent à une distance suffisante des bords du composant pour ne pas se briser. Pour la distance minimale aux bords, utiliser le tableau correspondant de la pièce moulée.

Si des connexions à vis doivent être utilisées dans le composant en fonte minérale, il faut veiller à ce que le matériau de coulée puisse supporter les charges créées par les forces agissant sur le filetage. Dans le cas contraire, il risque d'être coupé, et doit être traité avec des bagues filetées adaptées, qui sont coulées aux endroits nécessaires.

L'effet d'entaille est visiblement réduit et la redirection de la force est améliorée en arrondissant et/ou en chanfreinant les connexions entre les composants.

De même, des mesures appropriées doivent être prises pour le transport nécessaire vers le client. La structure des très grands composants doit inclure dès sa conception des points de levage qui permettent de les charger en toute sécurité à l'aide de grues et d'équipements de levage similaires. Pour éviter tout dommage pendant le transport, des rails peuvent également être insérés sur la face inférieure pour le transport par chariots élévateurs à fourche.

Structure géométrique de base

Le moule est fait de bois, acier, aluminium, PVC, silicone, polyamide ou une combinaison de ces matériaux. Les principaux critères pour la sélection du matériau de moulage appropriée sont les suivants:

le nombre estimé de pièces à produire par un moule,
la précision requise et la qualité de surface des composants en fonte minérale,
la taille et le poids,
les variantes envisagées dans la coulée,
le coût et le temps.

La conception du moule, le calcul et la construction du moule sont effectués parallèlement à la construction de la pièce. Les critères de conception du moule doivent être pris en compte pour assurer la précision géométrique et une grande rigidité statique et dynamique:

La conception des surfaces fonctionnelles principales du moule est essentielle pour la précision.
Les moules sont surtout faits de tôle. la géométrie de base est conçue à partir d'éléments simples

Intégrations des composants mécaniques

Comme il s'agit d'un procédé de moulage à froid, des douilles filetées, des plaques d'acier, des ancres de transport, des câbles et canalisations, des cellules « S» et des cellules creuses peuvent être coulés directement dans le composant de fonte minérale.

Afin d'en assurer ultérieurement un fonctionnement optimal, tous les composants mécaniques doivent être fixés solidement, car leur position ne peut plus être corrigée ensuite et parce que des forces de portance importantes se développent au cours de la coulée, et risquent de les déplacer s'ils ne sont pas suffisamment bien attachés. Il faut s'assurer lors de la conception du composant et surtout plus tard lors de la construction du moule, de ne pas obstruer la circulation de matériel ou de l'évacuation du moule.

Si les trous taraudés sont trop près du bord ou si le composant en fonte minérale a une configuration de trous avec des trous d'ajustages, des pièces spéciales sont coulées dedans. Ces pièces spéciales (profilés, plaques) sont ancrées dans le composant en fonte minérale avec des vis à tête hexagonale.

Surfaces opérationnelles

Comme décrit dans la section sur l'exactitude, de bons moules permettent d'obtenir une précision maximale d'environ +/ - 0,1 mm/m. Beaucoup d'éléments ont cependant une surface d'ajustages pour les autres pièces, ce qui requiert clairement une plus grande précision, par exemple pour la fixation des systèmes de guidage linéaire, ou de surfaces de montage ou de glissement. Il est donc impératif d'intégrer ces surfaces fonctionnelles afin d'atteindre les tolérances spécifiées. Actuellement, SCHNEEBERGER utilise principalement les quatre procédures qui suivent afin de créer les surfaces nécessaires:

L'usinage de la fonte minérale - cette procédure consiste à verser de la fonte minérale en excès et à l'usiner ensuite par fraisage ou meulage afin d'obtenir la taille exacte voulue.
L'usinage des pièces moulées - cette procédure consiste à mouler les pièces métalliques, telles que les pièces en fonte et en acier, dans la fonte minérale et à les usiner une fois que la coulée a durci.
La coulée double - cette procédure consiste à verser environ 2 mm de moins de fonte minérale que la taille nécessaire. Une fois le moule enlevé, une deuxième coulée consiste à verser une très fine couche de matériau avec un gabarit de positionnement précis.
Le coulage ultérieur des pièces de métal - cette procédure consiste à mouler les pièces de haute précision après le retrait du moule à l'aide de jauges de positionnement.

Analyse par éléments finis

La méthode d'analyse par éléments finis permet de calculer les différentes caractéristiques de la géométrie des composants et de la conception des machines. Une utilisation typique est le calcul des déformations sur la base ou les composants des machines et la dérivée de la géométrie optimisée à partir de ces résultats. De plus, la dynamique de température et la réponse vibratoire peuvent désormais être déterminées très précisément. Quelques exemples pratiques, tels que la diminution de la déformation de composants d'une machine textile (Cetex) ou la réduction des vibrations régénératives des tours (Boehringer Werkzeugmaschinen GmbH) grâce à un meilleur comportement d'absorption de la fonte minérale en comparaison directe avec des systèmes soudés ou coulés, ou l'optimisation du comportement thermique (SCHNEEBERGER AG).

Transport et installation

Transport

Les composants en fonte minérale doivent être fixés solidement au cours du transport. Des grues, des chariots élévateurs et des camions sont utilisés pour le transport. En outre, des ancres et des rails adaptés doivent être fournis.

Installation

En principe les mêmes règles s'appliquent pour l'installation de crémaillères en fonte minérale que pour l'acier ou la fonte grise. Les fondations spéciales sont très importantes notamment pour les machines de grande taille parce que, dans leur forme typique de fondations pour moteur faisant 70 à 90% de la masse totale d'une machine, elles garantissent une grande résistance à la torsion et une masse d'inertie importante, tout en permettant d'atteindre la précision voulue grâce à un fonctionnement doux de la machine.

Des fondations de machine d'une taille adaptée sont cruciales en présence de pièces particulièrement lourdes/ et ou de la grande quantité de main d'oeuvre nécessaire, ou de charges d'impact soudaines, sous peine d'entraîner inévitablement l'enfoncement de la machine, et de ne plus parvenir à la précision géométrique standard aujourd'hui dans l'ensemble de l'espace de travail. Les machines avec un réglage à trois points constituent une exception à cette règle car leur précision ne dépend pas des fondations.