PROCEDES D’OBTENTION DES PIECES BRUTES

Mise a jour le:18/03/2007

LE MOULAGE

HistoireIl y a environ 250 000 ans, l'homme fit la découverte du feu. Il s'agissait d'un pas significatif dans le développement de l'humanité. Presque simultanément, l'homme découvrit l'utilité du silex dans la fabrication d'outils. Ainsi armé de feu et de silex, l'homme continua son développement. Cette lente progression lui permis de se structurer davantage. Des tribus se sont alors formées, de même que des villages.

Toujours dans sa progression, l'homme fit la découverte de l'argile et de ses nombreuses applications : pots, cuisson de la nourriture, poteries diverses… La table était mise pour la venue de la métallurgie. La légende veut qu'un aborigène entoura son feu de pierres contenant du minerais de cuivre. À son réveil, il remarqua quelque chose qui brillait au travers des cendres. Il s'agissait du métal fondu durant la nuit. Cette découverte fut faite 4500 ans avant Jésus-Christ. Dès lors, la fonderie est née

Introduction

C’est un des procédés de formage des métaux qui consiste à couler un métal ou un alliage liquide dans un moule pour reproduire, après refroidissement, une pièce donnée (forme intérieure et extérieure) en limitant au maximum les travaux ultérieurs de finition.

LE MOULAGE

La fonderie comprend la fonderie des métaux ferreux, fonte (NAF 275A), et acier (NAF 275C). Elle intègre également la fonderie des métaux non ferreux, aluminium et autres alliages légers (NAF 275E), et cuivre, zinc et alliages (NAF 275G).Les techniques employées dépendent de l’alliage fondu, des dimensions, des caractéristiques et des quantités de pièces à produire. C’est une industrie de sous-traitance très dépendante des secteurs acquéreurs : automobile, sidérurgie, matériel de manutention, équipement industriel, matériel électrique, etc.

On distingue principalement la fonderie effectuée avec des moules dits: non-permanents en sable et la fonderie avec des moules permanents en métal.

LE MOULAGE

Moules non permanentsMoulage au sable:

Pour la fonderie avec moule non-permanent, celui-ci est fait en sable le plus souvent silico-argileux. Le décochage de la pièce détruit le moule, celui-ci étant donc à usage unique.

LE SABLE

Caractéristiques:Un sable de fonderie doit satisfaire à deux exigences fondamentales qui sont :

-la mise en forme au contact d’un modèle mère en épousant tous les détails. Le serrage du sable est effectué soit par simple gravité, soit par un effort mécanique (pression, secousse, vibration, projection mécanique ou pneumatique)

-la conservation de cette forme jusqu’à la solidification complète du métal ; cela sous-entend des caractéristiques mécaniques suffisantes pour résister à la pression statique du métal liquide ainsi qu’à la pression dynamique (afin d’éviter les phénomènes d’érosion) sans pour autant faire obstacle au retrait du métal en cours de solidification.

1-Serrage chassis inférieur 2-Retournement 3-Noyautage 4-Remoulage noyau 5-Serrage chassis supérieur 6-Fermeture du moule 7-Élaboration du métal liquide 8-Coulée 9-Tunnel de refroidissement 10-Déchargement puis

décochage 11-Retour chassis

Moulage au sable : Chaîne de moulage mécanique

D’autres propriétés sont également nécessaires :- la réfractarité, car le sable doit présenter une température de ramollissement supérieure à la température de fusion de l’alliage considéré- la perméabilité, qui permet l’évacuation des gaz contenus dans l’empreinte du moule ou générés à la coulée- l’absence des réactions moule-métal susceptibles de créer des défauts d’inclusions solides ou gazeuses dans le métal- la facilité de décochage, afin de pouvoir séparer facilement le métal de son moule

CompositionLa satisfaction de l’ensemble des exigences ci-dessus fait qu’un sable de fonderie est très généralement composé de trois catégories de matériaux qui sont :- un matériau granuleux ou sable de base qui en constitue la masse principale, en quelque sorte son squelette ;- un liant destiné à agglomérer les grains entre eux et qui doit obligatoirement pouvoir évoluer de l’état liquide ou plastique à l’état solide ; c’est le phénomène de durcissement ;- un certain nombre d’adjuvants, sans pouvoir liant, destinés à conférer des propriétés secondaires, mais néanmoins nécessaires à la réussite d’un moulage ; ils seront examinés par la suite d’après leurs propriétés.

Le modèleAfin "d'imprimer" dans le sable la forme de la pièce recherchée (et donc de faire le moule), on fabrique un modèle, généralement en bois ou en résine.Celui-ci a la forme de la pièce et permet de fabriquer le moule désiré.

Le mouleLe moule de fonderie de base est constitué de deux demi-moule assemblés au niveau du plan de joint.

Les différents type de moule non permanent au sable:

-moulage au sable vert

- moulage au sable grillé ou flambé

-Moulage au sable étuvé

-Moulage au sable siliceux aggloméré

-Moulage au sable à prise en boite

-Moulage en cire perdue

-Moulage crowning

Avantages du moulage au sable

Pour l’unitaire ou la grande série Pour les petites pièces ou les très grandes

pièces Coût de mise en œuvre réduite

Le moulage à la cire perdue

Principe et avantagesLa fonderie de précision à la cire perdue consiste à réaliser en cire, par injection dans des outillages, la réplique (ou modèle) de chacune des pièces désirées ; l'assemblage de ces modèles sur des canaux de coulée également en cire constitue une grappe ; après avoir entouré uniformément cette grappe d'une carapace de céramique, on fait fondre la cire, qui laisse son empreinte exacte dans la céramique, dans laquelle on verse le métal en fusion. Après refroidissement la carapace est détruite et les pièces en métal sont séparées et parachevées. Cette technique offre les avantages suivants : Précision dimensionnelle, d'où réduction ou suppression de l'usinage. Très bon aspect de surface, d'où réduction ou suppression des traitements de surface. Liberté de conception par l'obtention de formes complexes et de faibles épaisseurs.

Le moulage à la cire perdue

A partir du modèle qui peut être un objet sculpté, ou à reproduire

Le moulage à la cire perdue

Réalisation du modèle ( moule ) négatif en élastomère.

Le moulage à la cire perdue

Dans ce moule creux en élastomère on coule une cire chaude.

La cire se fige et correspond au modèle de la pièce à reproduire.

Injection de la cire dans le moule et collage des modèles pour constituer la grappe

Le moulage à la cire perdue

Le modèle en cire assemblée avec les canaux de coulés est noyé dans un plâtre réfractaire ou céramique. Le tout est placé dans une étuve. Sous l’action de la chaleur, la cire va fondre et s’écouler. On dit que la cire est perdue.

Fabrication du mouleLa grappe est garnie de couches successives de réfractaire par immersion dans une barbotine et saupoudrage de sable. Les barbotines sont constituées d'un liant à base de silice dans lequel est maintenue en suspension (grâce à une cuve tournante) une fine farine de réfractaire. Des machines de saupoudrage font ensuite tomber en pluie un sable réfractaire de granulométrie appropriée. Les couches successives constituent une carapace de réfractaire uniforme autour de la grappe en cire. L'ensemble de cette fabrication est réalisée par un robot mettant en oeuvre 4 grappes en même temps

Le moulage à la cire perdue

La cire évacuée, la partie creuse du moule est remplie de bronze, aluminium ou morceaux de cristal (matériaux correspondant à celui de la pièce désirée).

Le moulage à la cire perdue

Après solidification du métal le moule

en plâtre est détruit, les pièces sont séparées et

parachevées

Ici moulage en verre

Décochage, tronçonnageChaque moule est alors détruit par vibration et laisse apparaître la grappe en métal qui reproduit fidèlement la grappe en cire d'origine. On sépare les pièces par tronçonnage et les traces d'attaque sont ébarbées à la bande abrasive.

Le moulage à la cire perdue

Reste à procéder aux opérations de finition, contrôle qualité

PrécisionAprès mise au point d'une fabrication, on obtient couramment les tolérances moyennes suivantes:dimensionnelles :0,2 mm sur les cotes inférieures à 25 mm0,8 % des cotes supérieures à 25 mm planéité:0,3 mm sur les longueurs inférieures à 60 mm0,5 % des longueurs supérieures à 60 mm battement:0,8 % de la distance entre la section contrôlée etle départ de la surface de référence angulaire:plus ou moins 30 minutes aspect de surface:rugosité Ra maxi : 3,2 microns (classe N8) métallurgique:chaque nouvelle pièce subit un contrôle par ressuage et par radiographie afin de s'assurer que la conception de fabrication permet la meilleure qualité possible pour le lancement en série.

PSA-CITROEN

Le moulage en moule permanent

Moulage en moule métallique sous pression

Moulage sous pression

Le procédé de mise en œuvre est légèrement différent puisse que la pièce doit pouvoir s’extraire du moule. La complexité de le pièce oblige à trouver de stratagème ingénieux pour permettre le démoulage de la pièce.

Le moule doit être plus élaboré et surtout plus résistant aux efforts important résultant des pressions élevé d’injection (250 à 300 bars)

Ce type de moulage est réservé uniquement à la très grande série car les investissements en outillage, études, et réalisation sont très importants.

injection

Ouverture et arrachage de la carotte

Éjection

Mise à zéro du système d'éjection

Fermeture

Presse à injecter1-Matière première 2-Vérin d'injection 3-Moteur de plastification 4-Vis sans fin 5-Éléments chauffants 6-Buse d'injection 7-Clapet 8-Trémie

SYNTHESE

TD MOULAGE AU SABLE

Pièce en fonte grise

4888

correction

FIN