1 La Fonderie. 2 Sommaire Moule non permanent Moule permanent Application industrielle

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La Fonderie

2

Sommaire

• Moule non permanent

• Moule permanent

• Application industrielle

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MOULAGE AU SABLE

Moulage non permanent : -moule déformable (en sable vert)

-moule rigide (sable aggloméré)

Fabrication d’un moule en sable vert : manuellement ou mécaniquement

•Par pression •Par secousses

Quatre modes de serrages:

•Par pression et secousses•Par projection

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Fabrication en sable aggloméré : effectuée à l’aide de liants

Deux types de modèles:

•Destructible en polystyrène expansé, en rée ou en cire

•Au naturel en bois ou en cire

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tableau du choix des modèles :

Classes de modèles

Nombre de pièces Mode de moulage

UnitairePetite à moyenne

série Grandesérie

Moulage à la main moulage mécanique

Planche à trousser          

Carcasse et squelette          

Modèledestructible

Polystyrèneexpansé

Cire, uréePS injecté

Modèle au naturel          

Plaque-modèle          

CHOIX DU MODELE

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LE NOYAU

Permet d’obtenir des formes intérieures ou extérieures de la formes brutes

Qualités nécessaires:

Être perméable

Résister à la chaleur

Ne pas avoir de reprise d’humidité

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Les défauts dû au sable

La soufflure due aux bulles d’air dans la pièce: manque de perméabilité ou coulée trop lente

L’abreuvage dû au mélange sable métal par manque de serrage

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Moule permanent

Les Avantages:

• Rigidité de l'empreinte

• Grande précision dimensionnelle et d'état de surface

• Conductibilité thermique élevé

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Moule permanent

Conséquences pour la pièce:

• Un meilleur état de surface

• Des caractéristiques mécaniques de l'alliage plus élevées

• Une plus grande précision dimensionnelle

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Conditions de choix du procédé

• Facteurs qui constituent une partie du cahier des charges de cette pièce (Importance de la série, Etat de surface, Taille de la pièce ……….. )

• Facteurs spécifiques à la fabrication d'une pièce (Coût d’entretien de l’outillage, importance de l ’ébarbage, qualité de

main d’œuvre……)

Procédés Remplissage et Alimentation

Type de moule

Série Minimum

Cadence Moyenne

Durée de vie Moyenne du moule

En coquille Par gravité Métallique, Noyaux en sable possibles

2.000 pièces 15 p/heure 40.000 pièces

Haute pression Pression du métal par piston

Entièrement Métallique

20.000 pièces 50 Injec/h * 70.000 injections

Basse pression Pression du métal par air comprimé

Métallique, Noyaux en sable possible

5.000 pièces 20 Injec/h * 40.000 injections

Centrifugation Force centrifuge Métallique ou en graphite

Pièce unitaire possible

5 à 10 p/h N/A

Continue Pesanteur Filière métallique ou en graphite

Grande série nécessaire

350 mm/mn N/A

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Conditions de choix du procédé

• Donc à partir d’un certain nombre de pièce ( autour de 2000) on peux envisager le moule permanent

• D’autre part les coûts d’usinage sont plus faibles sur une pièce coulée en coquille

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Moulage par centrifugationC’est une technique de transformation limitée à la production de corps axisymétriques.

Nécessité d’entraîner les moules à vitesse élevée afin de générer une force centrifuge suffisante pour effectuer une élaboration correcte du matériau.

Avantage réside dans en sa capacité à mettre en œuvre de grandes quantités de matières premières dans un temps court (environ 1000 kg/h)

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Moulage par centrifugation

Métal en fusion verser dans moule cylindrique Les particules non métalliques sont expulsées vers le centre et la solidification commence.

La solidification s’achève, le métal est formé et les oxydes restent au centre.

Après usinage, nous obtenons une pièce uniforme, sans défaut ni oxyde.

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Moulage en coquille par gravité La pièce est obtenue à partir d’un moule métallique, par la seule action du poids de l’alliage Liquide.

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Moulage en coquille par gravité Réalisation des coquilles:

• Matériaux dépend des alliages coulés

• La permanence du moule

• Coquille d’épaisseur uniforme

matériaux à caractéristiques mécaniques

Donc Coût

solidification correctement dirigée et contrôlée

Mécanisation des coquilles 

• Fermeture , ouverture et éjection entièrement automatisé

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Moulage basse pression

On utilise une légère pression d’air (700 à 800 g/cm²) appliqué sur la surface de l’alliage liquide pour obliger celui-ci à remplir l’empreinte d’un moule.

Applications Applications

• Mieux adaptés pour les pièces qui ont une symétrie axiale• La plupart des jantes de voitures sont coulés de cette manière

• Limitations :Limitations : pour les pièces avec des évidement obtenus à partir de noyaux de sable, il faut baisser la pression a 200 g/cm².

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Moulage basse pression 4 étapes

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3

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Moulage haute pression

En coulée sous pression l’alliage liquide est poussé par un piston dans l’empreinte en un temps très court 0.1 sec en moyenne. Une surpression assure ensuite l’alimentation de la pièce en alliage liquide pendant la solidification.

Intérêts Intérêts

Supprimer partiellement ou totalement l’usinage

D’excellents états de surface et de très bonnes précisions ( 0.5 mm sur une cote de 100 mm)

De faible épaisseur

Totalement automatisé

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Deux machinesDeux machinesA chambre chaude A chambre chaude A chambre froide A chambre froide

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Deux machinesDeux machinesA chambre froide A chambre froide

• Force de fermeture variable de 500 à 3000 KN

A chambre chaude A chambre chaude

• Force de fermeture variable de 50 à 1200 KN

• Pression de remplissage atteint les 200 bars • Pression de remplissage atteint les 100 bars

• Pression de masselottage 1000 bars • Pression de masselottage 350 bars

MachineMachine440 000 €440 000 € 900 000 €900 000 €

MouleMoule15 000 €15 000 € 200 000 €200 000 €

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Forgeage Liquide

Le métal liquide est introduit dans le semi moule où est déjà posée la préforme. Une presse referme le moule obligeant le métal d’épouser sa forme et en même temps de s’infiltrer dans la préforme pour former le composite

Intérêts Intérêts

Former des alliages renforcés par des fibres

Eliminer la porosité

Doubler la résistance à la compression

Doubler la résistance à la fatigue à haute température

Utilisé pour les Pistons de moteur Diesel

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Semi-Solid Metal (SSM)

Le métal est préparé en avance , il est traité et chauffé pour avoir 40-50 % en état liquide, puis il est injecté comme dans le procédé de la chambre froide mais avec une vitesse plus faible.

Intérêts Intérêts

Excellente microstructure par rapport aux autres procédés

Pas de Porosité

Procédés en cours de développement et sujet de plusieurs recherche ( breveté par MIT )

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Moteur automobile

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Pièces moulées dans l’automobile

Les pièces moulées représentent 16 % du poids total d’un véhicule

l’automobile absorbe plus de 50 % des pièces produites par les entreprises de fonderie.

Culasse de moteur

Technique de fonderie bien connue qui est l’utilisation de la fonte en coquille

basse pression.

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Moteur PSA BMW

Réalisation des culasses avec une technique innovante c’est la fonderie à modèle perdu.

Objectif de cette méthode:

Avoir un moteur plus léger

nombreuses opérations d’usinage mécanique supprimées

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Principe du polystyrène expansé PSE

Les perles de polystyrène expansible sont soumises à la chaleur de la vapeur d’eau.

Sous l’effet de la température, elles se dilatent

Ces perles expansées sont ensuite injectées sous pression dans un moule et soumises à nouveau à la vapeur d’eau où elles se soudent entre elles et prennent la forme du moule.

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Procédé du moulage Lost foam Fabrication de la réplique exacte de la pièce à fabriquer en polystyrène expansé.

Les modèles en polystyrène sont assemblés en grappe et plongés dans un bain pour y être enduit d'une couche réfractaire.

L'ensemble est ensuite mis dans un bac vibrant que l'on remplit progressivement de sable.

L'alliage en fusion est coulé dans le moule ce qui sublime le modèle en polystyrène.

Après refroidissement, le sable est retiré et la surface de la pièce nettoyée.

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Production en grandes séries

Avantages : Grande précision

Moteur plus léger

Réduction d’opérations d’usinage

Meilleure rentabilité et qualité

Réalisation de pièces complexes

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Modèle de culasse en polystyrène expansé

Culasse obtenue par moulage lost foam

Production : 2500 unités/jour

moulage automatisé

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Bibliographie & Sitographiewww.technicome.com/MG_Fonderie_alu.htm

www.angers.ensam.fr/ressources/fonderie/panhard_richemont/cadres/cadre_moule_non_per.htm

http://www.cimd.fr/fr_savoirfaire_modesdelaboration.htm

http://www.psa-peugeot-citroen.com/document/presse_dossier/DP_PSA_BMW1103281798.pdf

Fonderie Elements fondamentaux (L. Gia Brueri-Dunod 1983 )

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Merci !!!