Cires à modèles
Les cires à modèles sont des mélanges formulés de cires naturelles et synthétiques, de résines et, pour les cires chargées, de charges organiques inertes. Le mélange est choisi pour un retrait faible et prévisible, la stabilité dimensionnelle, une surface lisse, une résistance suffisante à la manipulation, un faible taux de cendres et une élimination propre au décirage. Les cires chargées réduisent le retrait et les retassures dans les sections épaisses ; les cires non chargées se régénèrent plus facilement et servent aux systèmes de coulée. La cire est recyclée en fonderie : la matière régénérée va typiquement au système d'alimentation, la cire neuve ou reconditionnée aux modèles.
Injection
La cire peut être injectée à l'état liquide, pâteux ou semi-solide. Des températures d'injection plus basses donnent moins de retrait et une meilleure maîtrise dimensionnelle, mais exigent une pression plus élevée et une bonne ventilation de l'empreinte. Les principaux paramètres sont :
- la température de la cire et celle du moule ;
- la pression et le débit d'injection ;
- le temps de maintien sous pression, qui compense le retrait ;
- le temps de refroidissement avant éjection et l'application de l'agent de démoulage.
À titre indicatif, les cires à modèles sont couramment injectées entre environ 45 et 70 °C selon qu'elles sont mises en œuvre à l'état pâteux ou liquide. Les paramètres sont établis pour chaque moule et enregistrés afin d'être reproduits.
Conception de l'outillage
L'empreinte est plus grande que la pièce finie de la somme du retrait de la cire, de la dilatation et du retrait de la carapace et du retrait de l'alliage. Cette correction varie avec l'alliage, l'épaisseur de paroi et le degré de bridage des formes par la carapace ; elle est couramment de l'ordre de un à deux et demi pour cent au total et s'affine après mesure des premières pièces. C'est pourquoi les cotes à tolérances serrées sont de préférence laissées « côté matière » dans le premier moule, afin de pouvoir être corrigées.
Les autres choix de conception portent sur le plan de joint et la position des traces, les tiroirs et pièces rapportées pour les contre-dépouilles, la position des éjecteurs hors des surfaces fonctionnelles, les évents et l'emplacement de l'attaque sur le modèle.
Noyaux pour formes intérieures
- Les noyaux solubles sont moulés dans une cire hydrosoluble, surmoulés de cire à modèle puis dissous ; ils laissent dans le modèle des cavités que la carapace peut ensuite remplir.
- Les noyaux céramiques sont placés dans le moule et restent dans la carapace pendant la coulée ; ils forment des canaux trop étroits ou trop longs pour être enrobés de barbotine. Ils sont éliminés chimiquement ou mécaniquement après coulée.
- Les modèles assemblés sont réunis à partir de segments injectés séparément lorsqu'un moule monobloc serait irréaliste.
Manipulation et contrôle des modèles
La cire continue de se rétracter et de se relaxer après éjection. Les modèles sont donc stockés à température contrôlée, soutenus par des conformateurs si nécessaire, et mesurés seulement après stabilisation. Les défauts tels que lignes d'écoulement, retassures, bulles et bavures sont réparés, ou le modèle est rebuté, car la carapace reproduit chaque détail. Voir défauts issus du modèle en cire.
Modèles sans outillage
Pour les prototypes et les très petites séries, les modèles peuvent être imprimés en matériaux cireux ou polymères, ou usinés dans des blocs de cire. Cela supprime le coût et le délai du moule, mais modifie le comportement à la calcination et la qualité de surface ; voir variantes du procédé.