8/14/2019 Les Diffrents Procds de Fabrication

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Les diffrents procds de fabricationEn fonction des formes, de la masse, de la prcision dimensionnelle, de ltat de surface

recherch et des quantits couler, il sera choisi parmi les procds de moulage suivants.

Principales classes de procds de moulage

Moules mtalliques Moules sable Moulage de prcision

-Coquille-Sous pression-Centrifugation-Coule continue-Basses pression

- A vert- Polymrisation chaud (100 300 C)- Auto-durcissant par catalyse- Prise par gazage- Procds spciaux : V process,

polystyrne, conglation

- Modle perdu- Moulage cramique

A Les plus courants :

Le moulage sable ou coquille :Aprs ralisation dune empreinte en creux en deux parties de la pice obtenir, on coule

le mtal port ltat liquide par simple gravit. Aprs solidification de lalliage, la pice

est extraite du moule puis dbarrasse des appendices ncessaires la coule.

Lempreinte (ou moule) peut tre constitu :

- dun matriau rfractaire, le plus souvent en sable. En fonction du type de liantsutiliss ( froid ou thermodurcissants) et des moyens de production, on peut couler

des pices de toutes quantits pouvant aller jusqu plus de 100 tonnes ;

- dun moule mtallique qui est utilis pour des fabrications dau moins 5 000 picesavec des masses allant de quelques grammes 300 kg.

La sous-pression :On force le mtal liquide sintroduire dans un moule mtallique sous une forte pression

afin dobtenir des pices en trs grande srie de quelques grammes plus de 50 kg

pousant lempreinte grave dans le moule.

Lvolution des machines conditionne lamlioration des pices. On distingue les

machines chambre chaude avec dispositif dinjection immerg, et les machines

chambre froide , o le mtal liquide est vers dans un conteneur mtallique puis

inject dans lempreinte sous des pressions atteignant couramment 1 000 bars.

Les premires sont utilises pour les alliages de plomb, de zinc et de magnsium, les

secondes pour les alliages daluminium, de magnsium, de zinc et de cuivre.

45 rue Louis Blanc - F 92400 Courbevoie - Tel. : + 33 (0)1 43 34 76 30 - Fax : + 33 (0)1 43 34 76 31http://www.fondeursdefrance.org - E-mail : contact@fondeursdefrance.org

Adresse postale /Mail address: F 92038 Paris La Dfense Cdex

Organisation Professionnelle des Industries de la Fonderie / Trade Organisation of the Foundry Industry

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Les forces de fermeture atteignent aujourdhui 45 000 kN pour les plus puissantes,

lhydraulique a supplant le pneumatique, et les machines tout lectrique, font leur

apparition. Elles sont pilotes par micro-ordinateur permettant dajuster en temps rel

lalimentation du mtal, lextraction des pices, llimination des attaques et vents, etc.

Les logiciels de simulation rendent aujourdhui possible la conception virtuelle des

outillages et la mise au point des pices en simulant les phases de remplissage et de

solidification du mtal.

La production mondiale se rpartie entre laluminium, le zinc et le magnsium, pour de

nombreux secteurs dactivit : automobile (carters cylindres, botes de vitesse,

embrayages), poids lourds, cycle et motocycle, lectromnager (semelles de fer

repasser), lectricit (carcasses et rotors de moteurs asynchrones), mcanique,

lectronique, tlcommunication (tlphones portables), serrurerie, sanitaire, parfumerie

de luxe, vtement (fermetures glissire), chauffage domestique, (lments de

radiateurs), jouet (automobiles miniatures)

Les procds de prcision modle perdu :En cire, ure, polystyrne expans. Le moule est en cramique ou en pltre. Cest un

procd de production en toutes sries de pices de dimensions petites moyennes dont

la masse va de quelques grammes quelques dizaines de kilogrammes. En pltre, les

alliages les plus usuels sont base daluminium et base de magnsium. Outre

lobtention dune grande prcision dimensionnelle, les points forts de la fonderie de

prcision modle perdu sont la ralisation de pices de dessin pouvant tre sophistiqu,

parois trs minces, en alliages difficilement ou non usinables.

La prcision dimensionnelle est trs bonne excellente. En moulage cramique on coule

des alliages lgers et ultra lgers (magnsium) ; des aciers, des superalliages base

nickel, cobalt, zirconium ; le titane (galement en moules de graphite usins) ; des

alliages cuivreux.

Principaux marchs : aronautique, arospatial, mdical, militaire, nuclaire, ttes de

clubs de golf, turbines, fonderie dart, etc.

Les avantages de ce procd sont multiples : la qualit de la peau de la pice est

remarquable. Quelles que soient les pices creuses raliser, les oprations de noyautage

sont supprimes. Les plans de joint de moule sont galement supprims. Par consquent,

les cots dbarbage sont moindres (plus de portes de noyaux, plus de plan de joint). De

plus, la coule et le refroidissement du mtal soprant dans de meilleures conditions que

dans un moule classique, les pices peuvent tre ralises avec moins de mtal et ont notepar consquent un allgement de celles-ci. Ce procd autorisant une grande prcision

dimensionnelle, il est possible dobtenir des trous bruts de fonderie. Sur le plan du

rendement, un tel procd saccommode fort bien dimportances cadences de production.

De plus les chantiers LOST FOAM sont trs flexibles. Dans la mesure o il ny a pas

doutillage dmonter et pas de noyaux prparer, le changement de pices est ais. De

fait, il ny a pas dusure de loutillage.

- En cire (ou ure) perdue : On coule une cire spciale qui, en se solidifiant, prend laforme exacte de la pice produire. Ensuite, le modle ainsi ralis en cire, aprs avoir

t ventuellement mont en grappe, est tremp plusieurs reprises dans un bain

pteux (barbotine) de matriaux rfractaires et de liants qui, en schant, forme la carapace autour du modle en cire. Lensemble est port une temprature

suprieure 100 C : la cire fond et laisse alors une cavit dans laquelle sera coul le

mtal en fusion. Aprs refroidissement, le moule est dtruit laissant apparatre une

pice mtallique identique, dans les moindres dtails, au modle initial.

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- En polystyrne expans emball dans un sable sans liant (LOST FOAM, ).Ce procd de moulage implique la fabrication dautant de modles que de pices

raliser. Les modles sont obtenus par injection, dans un moule mtallique, de granules

de polystyrne qui se soudent sous laction de la vapeur.

Les diffrentes parties du modle et les appendices de coule sont colls de manire

former des grappes recouvertes dun enduit rfractaire, puis placs dans un bac danslequel on verse du sable sec sans liant qui est ensuite compact par vibrations. Lors de la

coule, le front de mtal progresse en faisant vaporer le polystyrne et prend la place de

celui-ci.

La centrifugation :La centrifugation, encore appele coule sous-pression centrifuge est une technique de

coule base sur les proprits physiques de la force centrifuge. En faisant effectuer au

moule en sable ou la coquille mtallique une rotation autour dun axe vertical ou

horizontal, le mtal acquiert les proprits physiques supplmentaires suivantes par

rapport la coule par gravitation classique :- grande homognit du mtal dans lensemble de la pice,- possibilit dhomogniser deux alliages mtalliques de manire ce que la pice

possde les proprits physiques des deux alliages la fois,

- solidification plus rapide de la pice qui est ainsi mieux texture, notammentlorsquun systme extrieur de refroidissement par eau est mis en place,

- cristallisation trs rgulire.Ce procd ne peut toutefois tre appliqu que pour des pices de formes simples telles

que galets de roulement, roues, tubes, cylindres de laminoirs, calandres, chemises demoteurs, etc. Lutilisation la plus clbre du procd concerne la production de tuyaux en

fonte graphite sphrodal (SAINT GOBAIN PAM) ou en alliages cuivreux (LE BRONZE

INDUSTRIEL).

B Procds spciaux :

Le thixomoulage : la fonderie ltat semi-solide.La proprit dite thixotrope de se liqufier par agitation puis de se solidifier au repos est

bien connue pour le beurre, la pte dentifrice ou le yaourt mais cest seulement en 1971

quelle fut mise en vidence pour les mtaux. En 1990, un procd industriel pour la

ralisation de pices coules en aluminium et en magnsium voit le jour. Les alliages,ports ltat pteux, sont injects sous pression, produisant des pices avec un bon tat

de surface, traitables thermiquement, soudables et possdant de hautes caractristiques

mcaniques. Les lourds investissement et les cadences leves rservent ce procd la

grande srie de lautomobile (rampes dinjection, supports moteurs, pices minces de

structure, lments de suspension) ou aux outils de communication (botiers de

tlphones ou dordinateurs portables, camras, camscopes).

Le V Process : le moulage sous vide.Le sable sec, serr par vibrations en chssis, est recouvert de feuilles de plastique durant

la coule et la solidification. On dmoule en arrtant le vide par la dpression du vide. Onobtient une empreinte rigide, le vide est maintenu pendant la coule et la solidification, le

dcochage se faisant simplement par suppression du vide. Absence de liants, longvit

des modles, bon tat de surface de pices mme de grandes dimensions, bonne prcision

dimensionnelle et parachvement restreint, sont les principaux avantages de ce procd.

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Le squeeze casting (moulage forgeage) :Procd de fonderie qui consiste appliquer une pression importante sur la pice pendant

sa phase de solidification.

Avantages du squeeze casting : diminution des cots grce la rduction des usinages ;

amlioration des caractristiques mcaniques.

Le moulage cramique :Le matriau de moulage est constitu dun mlange rigoureux de produits rfractaires

auquel on ajoute un liant chimique et un acclrateur de prise. Ce procd, qui tolre des

modles bois, plastique ou mtallique, sadresse, quelles que soient leurs dimensions ou

leurs quantits, aux pices dont les profils sont difficilement usinables, tels que poinons,

matrices, moules mtalliques, pompes Il est possible, par exemple, pour les conduits

hydrauliques dimpulseurs, qui ncessitent un trs bon tat de surface et une grande

prcision, de remmouler des noyaux en cramique dans des moules conventionnels en

sable prise froid.

La coule continue :La fonderie de fonte fait appel la coule continue pour obtenir des barres profiles,

principalement en fonte graphite lamellaire ou sphrodal, de diffrentes sections :

rondes, pleines ou creuses ( 20 600 mm), carres (30 500 mm), rectangulaires (100 x

350 mm), profils spciaux de longueurs variables de 0,5 m 4 m.

Le moulage CRONING :Le mlange sable-rsine-catalyseur est mis au contact dun outillage mtallique chauff

une temprature voisine de 300 C. En quelques dizaines de secondes, il se forme une

carapace de sable durcie par polymrisation autour du modle. Lexcdent de sable nonpolymris est limin par renversement de loutillage. Les noyaux pleins ou vids sont

raliss de faon analogue. Ce procd permet de faire des pices dune grande prcision

dimensionnelle, dun bel tat de surface mais dun poids limit 30 kg environ.

Le rhocasting : moulage semi-solide :Le mtal mi-solide, mi-liquide, de structure globulaire , est obtenu par solidification et

non par rchauffage comme pour le thixomoulage.

Cobapress :Coule dans une premire coquille par gravit basculante suivie dun forgeage dans undeuxime outillage.

Le prototypage rapide :Fabrication rapide de modles et prototypes ; procds permettant de restituer

physiquement des objets 3D dfinis par un modle numrique, dans un temps beaucoup

plus court que par les techniques classiques.