MOULAGE EN MOULES METALLIQUES

I) Introduction : Dans les procédés de moulage au sable étudiés précédemment, les moules et les noyaux doivent être refaits après chaque coulée, ce qui pose de nombreux problèmes et nécessite des installations importantes pour la production des moules neufs et de nombreuses manutentions. On s’est efforcé de réaliser des moules ou des éléments de moules capables de supporter plusieurs coulées successives, appelés moules permanents ou coquilles.On injecte des alliages dont la température de fusion (de 400 jusqu’à 650-900°C) qui est largement inférieure à celle de l’acier.

procédé demoulage

fontes aciers alliages légers

alliages cuivreux

en coquillepar gravité

très utilisé inutilisé très utilisé très utilisé

en coquillesous

pression

inutilisé inutilisé très utilisé très utilisé

II) Différents procédés de moulage en coquille

Ces procédés sont classés et différenciés suivant le mode de mise en œuvre du métal liquide:- Moulage en coquille par gravité : la coulée se fait par gravité, directement dans le godet de coulée de la coquille- Moulage en coquille basse pression : le métal est injecté dans l'empreinte grâce à la pression d'un gaz sur le bain liquide et introduit dans le moule par l'intermédiaire d'une buse d'injection- Moulage sous pression : le métal est injecté sous forte pression dans le moule par l'intermédiaire d'un piston agissant sur le métal liquide versé dans un conteneur- Moulage en coquille centrifugée : il est utilisé principalement pour la fabrication de pièces cylindriques creuses

II-1) Moulage en coquille par gravité : Voir figure 1.1 ; 1.2 et 1.3

On coule directement le métal liquide à l'aide d'une louche ou d'une petite poche de coulée dans l'empreinte d'un moule métallique qui peut comporter ou non des noyaux métalliques ou en sable suivant les pièces à fabriquer et leur complexité.Les opérations fondamentales du moulage en coquilles sont :

- Le moulage (obtention de forme).

- Remplissage en alliage liquide.- L’alimentation de la pièce pendant la solidification.- Le démoulage de la pièce qui devra être mécanique.

II-1-1) Conception d’une coquille : Voir figure 1.1 à 1.10

II-1-2) Mise en œuvre du procédé :

Le cycle de moulage d’une pièce dans une coquille comporte les opérations élémentaires suivantes :

1. Mise en place du poteyage. 2. Mise en place des noyaux3. Fermeture et verrouillage4. Coulée.5. Refroidissement et solidification de la pièce.6. Ouverture du moule.7. Ejection de la pièce.

AvantagesUn tel procédé fournit des pièces propres, de beaux aspects, lisses, étanches et compactes, aux cotes très proches des dimensions finales.La précision des pièces est améliorée par rapport à celle des moulages au sable, d'où économie de matière, usinage réduit, tolérances des cotes plus serrées facilitant l'usinage sur machines-outils automatiques. Les pièces peuvent présenter des formes extérieures compliquées. Le refroidissement rapide leur donne une structure plus fine du métal donc à de meilleures caractéristiques mécaniques.

InconvénientsPar contre, il faut noter que ce procédé nécessite l'emploi de masselottes nombreuses et importantes, parfois difficiles à positionner dans le moule. Le temps de solidification des masselottes est long. Les outillages sont chers.

II-2) Moulage en coquille basse pression : Voir figure 2

Le remplissage des moules en coquilles se fait par gravité. Avec le remplissage par pression mécanique, même les épaisseurs fines de paroi peuvent être parfaitement remplies de métal.Le procédé à basse pression est principalement utilisé pour l'aluminium.

Le remplissage du moule se fait par légère surpression (0,3 à 0,7 bar) sur la surface de l’intérieur du creuset. Après solidification de la pièce moulée, le métal superflu s'écoule de la partie chauffée du système de moulage et retourne dans la fonte. Ainsi la part de matière mise en circuit reste très réduite. II-2-1) Choix du procédé :

Ce procédé présente des caractéristiques essentielles suivantes : - Les cadences de coulée sont plus élevées que celle en moulage en coquille

par gravité. (le temps de remplissage du moule est compris entre 3 et 8 s) d’où une plus grande productivité.

- Les caractéristiques mécaniques des pièces s’approche de celle du moulage en coulée sous pression (les conditions de remplissage et d’alimentation sont semblable au moulage sous pression)

- La mise au mille est nettement moins élevé qu’en moulage en coquille par gravité.

II-3) Moulage en coquille sous pression : Voir fig.4.1 ; 4.2 et 4.3

Dans ce procédé, l'alliage liquide est injecté sous forte pression dans l'empreinte d'un moule métallique. L'alliage; poussé par un piston dans un conteneur, est introduit dans le moule par une buse d'injection. L'injection se fait en un temps très court. Les moules sont montés sur les plateaux d'une presse hydraulique horizontale, de grande puissance pour éviter toute fuite au plan de joint. Les pressions et les systèmes d'injection, les forces de fermeture des machines, dépendent de nombreux facteurs, notamment du genre d'alliage coulé, de la forme et du volume de la pièce.

Avantages- grande précision dimensionnelle- très bon état de surface- suppression de certains usinages- obtention de pièces légères- bonnes caractéristiques mécaniques

Inconvénients- les investissements sont élevés, surtout pour les grosses pièces; les outillages sont importants, très coûteux, et il faut prévoir pour les fabrications de grandes séries un équipement de deux outillages et parfois trois par machine- Les formes des pièces doivent être pensées en fonction de ce procédé, simples à l'intérieur, plus compliquées à l'extérieur- Les inserts ne sont pas commodes à positionner dans les moules; ils doivent être chauffés, introduits et mis en place entre chaque cycle en ralentissant les cadences

II-4) Moulage en coquille   centrifugée: Voir fig.3

- Le métal en fusion est coulé dans un moule cylindrique en rotation. - Les particules 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 avoir usiné, on obtient une pièce uniforme, sans défaut ni oxydes - le procédé est utilisé sur plusieurs machines en fonction des pièces a réaliser. Un même moule métallique peut réaliser de 200 à 5000 pièces. Tant dis qu’un moule en graphite peut réaliser 50 à 200 coulées selon la nature de l’alliage et le type de pièces centrifugé (ces moules sont d’un prix élevés).