Vue d'ensemble interactive du procédé
Sélectionnez un numéro d'étape pour voir son déroulement et ses points de vigilance.
1. Étude et outillage
Revue de plan et des exigences
Plan, modèle 3D, matière, tolérances, exigences d'essais et de documentation sont examinés et les points ouverts clarifiés avant toute étude d'outillage.
Points de vigilance: Références ambiguës, tolérances générales issues de normes d'usinage, critères d'acceptation absents.
Étude de faisabilité de fonderie
Épaisseurs, raccordements, noyaux, chemins d'alimentation et références d'usinage sont évalués ; des modifications améliorant la santé ou le coût sont proposées.
Points de vigilance: Masses isolées, longues parois minces, canaux internes inaccessibles.
Conception de l'outillage
Le moule d'injection de cire est conçu avec les retraits cumulés de la cire, de la carapace et du métal, les plans de joint, tiroirs, éjecteurs et éventuels noyaux solubles ou céramiques.
Points de vigilance: Les retraits dépendent de l'alliage et de la géométrie ; les premières pièces entraînent souvent des corrections.
Fabrication du moule d'injection
Les moules sont généralement usinés CN en aluminium, en acier pour les grandes séries. L'état de la cavité et l'éventation conditionnent directement la qualité du modèle.
Points de vigilance: Éventation insuffisante, décalage au plan de joint, dépouille trop faible.
2. Modèles en cire et grappage
Injection des modèles en cire
La cire est injectée liquide ou pâteuse à température, pression, débit et temps de maintien maîtrisés : un modèle par pièce.
Points de vigilance: Retassures, lignes de flux, air emprisonné et déformation à l'éjection.
Contrôle des modèles en cire
Les modèles sont contrôlés visuellement et dimensionnellement après stabilisation à température ambiante maîtrisée ; les défauts sont réparés ou le modèle rebuté.
Points de vigilance: Tout défaut du modèle est reproduit dans le métal ; température de stockage et appui influencent les cotes.
Grappage
Les modèles sont soudés à la cire sur une descente centrale pour former la grappe ; espacement, orientation et qualité des joints sont maîtrisés.
Points de vigilance: Les joints en contre-dépouille piègent la barbotine et créent des inclusions ; un espacement trop faible fragilise la carapace.
Système de coulée
Attaques, canaux et masselottes sont dimensionnés pour un remplissage calme et une solidification de chaque pièce dirigée vers une réserve de métal liquide.
Points de vigilance: La position de l'attaque détermine l'emplacement des retassures et des traces d'attaque.
3. Carapace céramique
Préparation de la barbotine
La farine réfractaire est dispersée dans un liant, généralement de la silice colloïdale ; viscosité, densité, pH et température sont suivis en continu.
Points de vigilance: Vieillissement, gélification et contamination modifient l'épaisseur de couche et la résistance de la carapace.
Stucage
Chaque couche de barbotine humide est recouverte de grains réfractaires, fins pour les premières couches et plus gros pour les couches de renfort.
Points de vigilance: Des grains traversant la couche de contact rendent la surface rugueuse.
Construction de la carapace
Trempage, stucage et séchage sont répétés, typiquement cinq à dix fois, jusqu'à ce que la carapace résiste au décirage et à la coulée.
Points de vigilance: Le pontage dans les fentes étroites et trous borgnes laisse une carapace faible ou incomplète.
Séchage de la carapace
Chaque couche est séchée à température, humidité et ventilation maîtrisées pour gélifier le liant sans contraindre la cire.
Points de vigilance: Le refroidissement par évaporation contracte la cire ; un séchage trop rapide fissure ou décolle la première couche.
Décirage
La cire est évacuée rapidement, le plus souvent en autoclave à vapeur, afin qu'une couche superficielle fonde avant que la cire ne se dilate contre la carapace.
Points de vigilance: Fissuration de la carapace par dilatation de la cire ; résidus de cire ou de cendres.
Cuisson et préchauffage de la carapace
La cuisson élimine les résidus, fritte le liant et porte la carapace à la température requise pour l'alliage et l'épaisseur de paroi.
Points de vigilance: Une carapace trop froide cause des malvenues ; trop chaude, elle grossit le grain et favorise les réactions métal-moule.
4. Fusion et coulée
Fusion de l'alliage
La charge est fondue, le plus souvent au four à induction à l'air, sous gaz protecteur ou sous vide ; la composition est vérifiée au spectromètre avant coulée.
Points de vigilance: Absorption de gaz, pertes par oxydation d'éléments réactifs, retours contaminés.
Coulée du métal
Le métal est coulé dans la carapace chaude à température et vitesse définies, par gravité ou assisté par le vide, la pression ou la rotation.
Points de vigilance: La turbulence entraîne oxydes et air ; une coulée interrompue crée des reprises.
Solidification et refroidissement
La pièce se solidifie des sections minces vers les attaques et masselottes ; la vitesse de refroidissement influe sur la taille de grain, la ségrégation et les contraintes résiduelles.
Points de vigilance: Retassures dans les points chauds isolés ; criques à chaud si le retrait est bridé.
5. Parachèvement et usinage
Décochage
La céramique est éliminée par vibration, martelage ou eau à haute pression ; les résidus dans les trous sont éliminés par grenaillage ou dissolution chimique.
Points de vigilance: Endommagement mécanique des détails fins ; céramique résiduelle dans les canaux.
Séparation de la grappe
Les pièces sont séparées de la descente par tronçonnage, sciage à ruban ou, pour certains alliages, par rupture aux attaques entaillées.
Points de vigilance: Apport de chaleur et fissuration des alliages trempants ; perte d'identification de coulée.
Élimination des attaques
Les restes d'attaque sont éliminés au plus près du contour, avec une surépaisseur définie pour le meulage.
Points de vigilance: Entaille dans la pièce ; attaque placée sur une surface fonctionnelle ou d'aspect.
Ébarbage et meulage
Traces d'attaque, bavures et défauts en relief sont arasés manuellement ou sur cellules de meulage à bande ou robotisées.
Points de vigilance: La hauteur admissible de trace d'attaque doit figurer au plan ; brûlures de meulage sur aciers trempés.
Finition de surface
Selon les exigences : décapage et passivation, tribofinition, électropolissage, polissage ou revêtement.
Points de vigilance: La finition modifie cotes et rayons d'arête ; préciser l'état auquel s'appliquent les tolérances.
Traitement thermique
Recuit, normalisation, trempe et revenu, mise en solution ou durcissement structural établissent la structure et les propriétés spécifiées.
Points de vigilance: Déformation, décarburation et calamine ; enregistrements de four et éprouvettes traçables au lot.
Grenaillage
Le grenaillage à la grenaille d'acier, inox, aux billes de verre ou au corindon élimine la calamine et uniformise l'aspect.
Points de vigilance: Contamination ferreuse des inox ; le grenaillage peut masquer des défauts avant ressuage.
Usinage CN
Surfaces fonctionnelles, ajustements, filetages et portées hors tolérances de fonderie sont usinés à partir de références brutes convenues.
Points de vigilance: Références sur zones d'attaque ou plans de joint ; surépaisseur insuffisante.
6. Contrôle et expédition
Contrôle dimensionnel
Les pièces types sont mesurées intégralement ; la série est contrôlée selon un plan de surveillance par calibres, MMT ou numérisation optique.
Points de vigilance: La mesure doit utiliser le système de références du plan ; montage et stratégie d'alignement influent sur le résultat.
Essais métallurgiques et mécaniques
Analyse chimique par coulée, essais de traction, dureté et résilience sur éprouvettes, métallographie ou CND si spécifié.
Points de vigilance: Les éprouvettes coulées à part représentent la coulée, pas forcément chaque section de la pièce.
Contrôle final
Examen visuel selon les critères d'acceptation convenus et vérification que toutes les opérations et essais spécifiés sont réalisés et enregistrés.
Points de vigilance: Les niveaux d'acceptation se conviennent avant production, non au contrôle final.
Marquage et traçabilité
Les pièces portent des marquages venus de fonderie ou rapportés (référence, numéro de coulée, sigle du fabricant) qui les relient à leurs certificats.
Points de vigilance: Position et méthode de marquage ne doivent pas nuire à la fonction, aux portées ou aux zones sollicitées en fatigue.
Emballage et expédition
Les pièces sont nettoyées, protégées contre la corrosion et les chocs, emballées selon le mode de transport et expédiées avec les documents convenus.
Points de vigilance: Surfaces usinées et portées nécessitent une protection individuelle ; le fret maritime exige une protection anticorrosion adaptée.
Les thèmes du procédé en détail
Les pages suivantes expliquent les principes, les équipements, les paramètres typiques et les aspects qualité des principaux groupes d'opérations.
Modèles en cire et outillage
Cires à modèles, paramètres d'injection, conception des moules, noyaux solubles et céramiques, et influence de la qualité du modèle sur la précision de la pièce.
02Coulée et alimentation
Conception des systèmes de coulée en fonderie de précision : remplissage sans turbulence, solidification dirigée, alimentation du retrait et influence de la vitesse de refroidissement.
03Carapace céramique
Matériaux et construction des carapaces céramiques en fonderie de précision : liants, farines réfractaires, contrôle des barbotines, stucage, séchage, résistance et perméabilité.
04Décirage et cuisson
Technologies de décirage des carapaces de fonderie de précision, pourquoi un chauffage rapide évite la fissuration, et influence de la cuisson et de la température de préchauffage sur la qualité des pièces.
05Fusion et coulée
Fusion par induction à l'air et sous vide, matières de charge, traitement du bain, température et méthodes de coulée pour les pièces de précision en acier, inoxydable et alliages de nickel.
06Parachèvement et traitement thermique
Opérations après coulée en fonderie de précision : décochage, tronçonnage, meulage, traitement thermique, grenaillage, finition de surface, redressage et usinage.
07Variantes du procédé
Variantes de la fonderie de précision : coulée à l'air et sous vide, remplissage en contre-gravité et centrifuge, moule bloc, solidification dirigée et modèles imprimés.
Remarque sur les paramètres et les capacités
Les températures, durées et autres valeurs citées dans cette rubrique sont des plages typiques issues de la pratique générale de l'industrie. Elles illustrent le procédé et ne constituent pas une spécification. Les paramètres réels sont fixés pour chaque alliage, chaque géométrie et chaque fonderie, et les variantes spécialisées telles que la coulée sous vide ne sont disponibles que lorsqu'elles sont expressément confirmées pour un projet ; voir variantes du procédé.