La Fonderie

Sommaire Moule non permanent Moule permanent Application industrielle

Moulage non permanent : -moule déformable (en sable vert) 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 Quatre modes de serrages: Par pression Par secousses Par pression et secousses Par projection

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

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

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

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

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

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

Conditions de choix du procédé 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 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……)

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

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)

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.

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.

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

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

Moulage basse pression 3 4 2 1 4 étapes

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

Deux machines A chambre chaude A chambre froide

Deux machines A chambre froide A chambre chaude 440 000 € Machine Force de fermeture variable de 500 à 3000 KN 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 440 000 € 900 000 € Moule 15 000 € 200 000 €

Forgeage Liquide Intérêts 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

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 Excellente microstructure par rapport aux autres procédés Pas de Porosité Procédés en cours de développement et sujet de plusieurs recherche ( breveté par MIT )

Moteur automobile

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.

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

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.

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.

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

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

Bibliographie & Sitographie www.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 )

Merci !!!