Épaisseur de paroi
Des parois uniformes : c'est la règle la plus importante. Des sections d'épaisseur voisine se solidifient ensemble, s'alimentent mutuellement et se déforment moins. Selon la pratique générale, des parois en acier et en inoxydable d'environ 2 à 3 mm sont couramment réalisables sur des surfaces modérées, des parois plus minces étant possibles localement ou sur de petites pièces, et l'aluminium admettant un peu moins. Le minimum pratique dépend de la coulabilité de l'alliage, de la distance que le métal doit parcourir et de la surface de la paroi ; il est confirmé pour chaque pièce.
L'épaisseur maximale est limitée par l'alimentation plutôt que par le remplissage. Les masses isolées se solidifient en dernier et tendent à la retassure. Lorsque la masse n'est pas nécessaire à la fonction, elle doit être évidée ou remplacée par des nervures.
Transitions, congés et angles
Lorsque l'épaisseur doit varier, une transition en pente sur une longueur de plusieurs fois la différence d'épaisseur évite un point chaud à la jonction. Les jonctions en L, T et X concentrent la masse ; décaler les nervures ou évider le nœud la réduit.
Les angles intérieurs doivent toujours être rayonnés. Les angles vifs concentrent les contraintes pendant le retrait, favorisent les criques à chaud et sont difficiles à enrober de barbotine. Un rayon d'au moins 1 mm environ est usuel, et des rayons plus grands, proportionnés à l'épaisseur, sont préférables aux jonctions sollicitées. Les angles extérieurs peuvent être plus vifs, mais un petit rayon améliore le recouvrement par la carapace et la qualité des arêtes.
Dépouille
La plupart des surfaces d'une pièce de fonderie de précision ne nécessitent aucune dépouille, puisque seul le modèle en cire doit sortir d'un moule. De faibles dépouilles sur les poches profondes et les longs noyaux du moule facilitent l'éjection du modèle et améliorent la régularité ; l'outilleur proposera les endroits où elles sont utiles.
Trous, rainures et canaux
Les trous peuvent venir de fonderie lorsque barbotine et stuc peuvent y pénétrer, les enrober et y sécher. À titre indicatif, les trous débouchants peuvent être plus longs par rapport à leur diamètre que les trous borgnes, et les trous de moins de quelques millimètres de diamètre sont généralement percés. Les rainures étroites suivent la même logique. Les canaux internes longs, étroits ou courbes nécessitent des noyaux céramiques préformés, qui ajoutent un coût et exigent un accès pour leur élimination. Les filetages sont normalement usinés ; des filetages extérieurs à gros pas peuvent parfois venir de fonderie.
Contre-dépouilles et cavités internes
Les contre-dépouilles, impossibles ou coûteuses en coulée sous pression ou en forge, sont courantes : elles sont obtenues par des tiroirs dans le moule à cire, par des noyaux solubles ou par assemblage de segments de modèle. Chacune ajoute un peu de coût d'outillage ou de main-d'œuvre ; le bénéfice doit donc être pesé, mais la fonction ne doit pas être compromise pour les éviter.
Nervures et bossages
Les nervures rigidifient les parois minces et aident à maîtriser la déformation. Elles doivent être un peu plus minces que la paroi qu'elles soutiennent, rayonnées à la base et disposées de façon à éviter l'accumulation de masse aux croisements. Les bossages pour trous et filetages doivent être reliés aux parois ou aux nervures afin de pouvoir être alimentés, et leur hauteur rester modérée.
Planéité, rectitude et déformation
Les grandes surfaces planes et minces tendent à se creuser ou à se voiler. Nervures, légère courbure, ajours ou conception à gradins améliorent la stabilité. Les pièces longues et élancées peuvent nécessiter un redressage, dont les tolérances doivent tenir compte ; voir tolérances.
Coulée et alimentation : ce que le concepteur doit savoir
Une pièce a besoin d'au moins une surface où fixer une attaque, de préférence sur une section massive et sur une face usinée ou non fonctionnelle. Indiquer sur le plan les zones d'attaque admises et interdites aide la fonderie. La hauteur et l'emplacement de la trace d'attaque doivent être convenus.
Surépaisseur d'usinage et références
Les surfaces à usiner nécessitent une surépaisseur suffisante pour être nettoyées compte tenu de la tolérance de fonderie, de la déformation et d'une éventuelle couche superficielle ; selon la taille, elle est souvent de l'ordre de 0,5 à 2 mm par face à titre indicatif, et les classes de surépaisseur d'usinage requise sont définies dans l'ISO 8062-3. Les références partielles pour la première opération d'usinage doivent se trouver sur des surfaces brutes stables, à l'écart des attaques et des plans de joint du moule, et être les mêmes points que ceux du contrôle dimensionnel.
Regroupement de pièces et allègement
La fonderie de précision se rentabilise souvent en réunissant des pièces : supports soudés à partir de plusieurs tôles, carters assemblés à partir de blocs usinés ou leviers à bossages emmanchés peuvent devenir une seule pièce moulée. La liberté de forme permet aussi de placer la matière le long des chemins d'effort et de l'ôter ailleurs.
Fonderie de précision ou autre voie ?
| Situation | Voie la plus adaptée |
|---|---|
| Pièce complexe, taille modérée, alliage difficile à usiner | Fonderie de précision |
| Forme simple dans une barre ou une tôle standard, petite quantité | Usinage CNC |
| Forme simple très sollicitée, grande série | Forge puis usinage |
| Ensemble soudé de nombreuses petites pièces | Envisager le regroupement en une pièce de fonderie de précision |
| Carter d'aluminium à parois minces, très grande série | Coulée sous pression |
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