1 La Fonderie

2 Sommaire Moule non permanent Moule permanent Application industrielle

3 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

4 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

5 tableau du choix des modèles : Classes de modèles Nombre de piècesMode de moulage Unitaire Petite à moyenne série Grande série Moulage à la mainmoulage mécanique Planche à trousser Carcasse et squelette Modèle destructible Polystyrène expansé Cire, urée PS injecté Modèle au naturel Plaque-modèle CHOIX DU MODELE

6 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

7 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

8 Moule permanent Les Avantages: Rigidité de l'empreinte Grande précision dimensionnelle et d'état de surface Conductibilité thermique élevé

9 Moule permanent Conséquences pour la pièce: Un meilleur état de surface Des caractéristiques mécaniques de l'alliage plus élevées Une plus grande précision dimensionnelle

10 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……) ProcédésRemplissage et Alimentation Type de moule Série Minimum Cadence Moyenne Durée de vie Moyenne du moule En coquille Par gravitéMétallique, Noyaux en sable possibles pièces15 p/heure pièces Haute pression Pression du métal par piston Entièrement Métallique pièces50 Injec/h * injections Basse pression Pression du métal par air comprimé Métallique, Noyaux en sable possible pièces20 Injec/h * injections Centrifugation Force centrifugeMétallique ou en graphite Pièce unitaire possible 5 à 10 p/hN/A Continue PesanteurFilière métallique ou en graphite Grande série nécessaire 350 mm/mnN/A

11 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

12 Moulage par centrifugation  C’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)

13 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.

14 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.

15 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

16 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 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.

17 Moulage basse pression 4 étapes 11  2  3  4

18 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 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

19 Deux machines A chambre chaude A chambre froide

20 Deux machines A chambre froide Force de fermeture variable de 500 à 3000 KN 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 Machine € € Moule € €

21 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 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

22 Semi-Solid Metal (SSM) Le métal est préparé en avance, il est traité et chauffé pour avoir % en état liquide, puis il est injecté comme dans le procédé de la chambre froide mais avec une vitesse plus faible. Intérêts Excellente microstructure par rapport aux autres procédés Pas de Porosité Procédés en cours de développement et sujet de plusieurs recherche ( breveté par MIT )

23 Moteur automobile

24 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.

25 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

26 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.

27 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.

28 Production en grandes séries Avantages : Grande précision Moteur plus léger Réduction d’opérations d’usinage Meilleure rentabilité et qualité Réalisation de pièces complexes

29 Modèle de culasse en polystyrène expansé Culasse obtenue par moulage lost foam Production : 2500 unités/jour moulage automatisé

30 Bibliographie & Sitographie      Fonderie Elements fondamentaux (L. Gia Brueri-Dunod 1983 )

31 Merci !!!