Moulage Cours [PDF]

Zitiervorschau

PROCEDES DE MOULAGES

A- HAMADELLAH

Moulage Moule permanent (plusieurs pièce pour un moule) Moulage en coquille

Moulage par gravité

Moulage par pression

Alliages de zinc Alliages d’Aluminium Alliages de cuivre Alliages de Magnésium

Moule non permanent (un moule = une pièce) Modèle permanent

Moulage au sable à vert

Aciers et fontes

Modèle non permanent

Moulage à modèle perdu Modèle fondu

Tous matériaux métalliques

A- MOULAGE AU SABLE

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I.

Le moulage?

1. Définitions •

Procédé d'obtention de pièces complexes sans perte de matière

•

On coule du métal à l'état liquide dans une empreinte réalisée dans un moule. Puis le métal se solidifie.

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2. Le moulage au sable ? • Procédé à moule non permanent • Employé pour – Petite et moyenne série – Pièce de moyenne à grande envergure

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II. ETAPES DU PROCESSUS DU MOULAGE AU SABLE

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1. Réalisation du modèle et des noyaux • Modèle : En bois, plâtre, résine ou métal, sa forme est celle du brute de fonderie avec les dépouilles, noyaux, surépaisseurs d’usinage…

• Noyau : En sable pour obtenir les formes intérieures et extérieures …/… 9/50

Exemple de Modèles

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Exemple de Noyaux

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2. Réalisation des châssis (empreinte…) •

• Empreinte : Forme réalisée par le modèle sur le sable compressé

•

Sable : matériau réfractaire en silice et argile

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Exemple de réalisation d’un châssis

Film réalisé par Mme Orquéra à l’entreprise Feurs Metal St Etienne

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Problème lors de l’enlèvement du modèle

Un angle de dépouille permet de démouler facilement une pièce et facilite l’extraction du modèle

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Contre dépouille

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Étapes de moulage en sable

Châssis supérieur

noyau

Plan de joint Châssis inférieur

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Creuset Contenant le métal en fusion

Canal de descente Ou de coulée

3. Coulée et refroidissement

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Moulage et coulage de pièce

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II. 3. a) Mise en évidence des problèmes rencontrés lors de la coulée Creuset

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Gaz emprisonné

La pièces n’est pas conforme aux exigences!

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Evacuation des gaz

Ces canaux s'appellent des évents.

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Coulée

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II. 4. b) Mise en évidence des problèmes rencontrés lors du refroidissement

Animations réalisées par Vincent LANGINIER sous la direction de Charles RIVET du Lycée Léonce Vieljeux Rochelle

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Défauts de solidification

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Retassure: Cavité se formant à l’intérieur des pièces durant la phase de solidification. Elle est due à l’effet du retrait du métal lors de son refroidissement.

Crique: fissure se produisant en cours de solidification due au retrait linéaire de la matière 28/50

Une solution: les masselottes Les masselottes sont des réserves de métal, aménagées dans les moules, destinées à céder du métal à la pièce pendant sa solidification, et à reporter le dernier point de fusion du métal

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5. Démoulage de la pièce Masselotte Descente

Event

Pièce brute

Attaque de coulée

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III. 3. Les surfaces fonctionnelles • Surface fonctionnelle : Surface de la pièce remplissant une fonction (surface d’appui, surface de guidage …)

• Toute surface fonctionnelle doit être usinée (l’état de la surface des pièces moulées est médiocre)

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• Limiter au maximum les surfaces à usiner Surface Usinée: Long et coûteux

Évidement

Pièce moulée Arbre tournant

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•Lamage bossage : préférer les lamages aux bossages

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III. 4. Dépouilles et contre dépouilles • En BE, on ne dessine que les formes finales de la pièce, on ne dessinera jamais les dépouilles !

Pièce à réaliser Tracé BE

Tracé des congés, dépouilles et surépaisseurs d’usinage Tracé BM

Pièce brute de fonderie

• Contre dépouilles: Forme du modèle empêchant son démoulage correct (détérioration du moule), ne jamais en dessiner !!! 36/50

III. 6. Le plan de joint • Il doit être choisit pour assurer le bon démoulage de la pièce • On le choisit en général – – – –

Passant par le plan le plus grand de la pièce Passant par le plan de symétrie de la pièce Évitant les contre dépouilles Limitant les noyaux…

Symbole du plan de joint

Ancien symbole du plan de joint

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B- MOULAGE PERMANENT

Coulée de poignée

Coulée de piston

Le procédés de moulage en coquille Le moule permanent est constitué de deux parties conçues pour permettre une fermeture et une ouverture précise.

• l’acier est le matériau utilisé pour mouler des alliages à basse température de fusion.

• Les moules utilisés pour mouler de l’acier doivent être réalisés dans un matériau réfractaire du fait de la température de fusion très élevée.

Figure - Etapes du moulage en coquille : (1) Le moule est préchauffé et recouvert de poteyage

Figure - Etapes du moulage en coquille : (2) Les noyaux (si nécessaire) sont placés dans le moule qui est ensuite fermé

Figure - Etapes du moulage en coquille : (3) Le métal fondu est versé dans le moule

Avantages et inconvénients du moulage en coquilles • Avantages : – Bon contrôle des dimensions et de la qualité des surfaces finies – Solidification plus rapide due au moule métallique: On obtient des grains plus fins ce qui permet d’améliorer les caractéristiques mécaniques des pièces moulées

• Limitations : – Habituellement limité au matériau à basse température de fusion – Les formes sont plus simple qu’en moulage en sable car le moule doit être ouvert à chaque démoulage – Coût élevé du moule

Application du moulage en coquille • Du fait du coût élevé du moule, le procédé est mieux adapté aux grandes séries et peut être automatisé.

• Pièces typiques : pistons de moteurs thermiques, corps de pompe, pièces d’avion et de missiles

• Métaux couramment moulés : aluminium, magnésium, alliages de cuivre…

Moulage en coquille sous pression Le métal liquide est injecté sous haute pression dans le moule • La pression est maintenue pendant la solidification, ensuite le moule est ouvert et la pièce éjectée.

• L’injection sous haute pression est ce qui distingue ce procédé des autres procédés à moule permanent •Les machines de moulage en coquille sous pression sont Conçues pour ouvrir et maintenir la fermeture des deux parties du moule lorsque le métal est injecté dans l’empreinte. On distingue deux types de machines : 1. Machines à chambre chaude 2. Machine à chambre froide

Machine chambre chaude

Machine chambre froide

Moulage en coquille sous pression en chambre chaude : Le métal liquide est pompé et injecté sous pression dans l’empreinte.

• Cadence de production élevée - 500 pièces par heure ne sont pas rares

• Application aux alliages à faible température de fusion afin de ne pas endommager le piston et les autres composants

• Métaux moulés : zinc, étain, magnésium…

Figure - Cycle du moulage en chambre chaude : (1) Lorsque les coquilles sont fermées et que le piston est remonté le métal liquide rempli la chambre

Figure - Cycle du moulage en chambre chaude : (2) Le vérin force le métal à remplir les coquilles et maintien la pression durant le refroidissement et la solidification

Moulage en coquille sous pression en chambre froide : Le métal est coulé dans une chambre non chauffée et un piston injecte le métal dans les coquilles sous pression

• Cadence élevée mais moins qu’en chambre chaude à cause de la phase de remplissage de la chambre

• Métaux moulés : alliages d’aluminium, de magnésium… • Technologie mieux adaptée aux alliages à plus haute température de fusion qu’en chambre chaude

Figure - Cycle de moulage en chambre froide : (1) Lorsque les coquilles sont fermées le métal est coulé dans la chambre

Figure - Cycle de moulage en chambre froide : (2) Le piston force le métal dans l’empreinte et maintien la pression durant le refroidissement et la solidification

Les moules pour le moulage en coquille sont : • Habituellement réalisés en acier • En tungstène et en molybdène (bonne propriétés réfractaires) pour mouler de l’acier • Des éjecteurs sont nécessaires pour extraire la pièce • Il faut lubrifier les coquilles pour prévenir le collage

Avantages et inconvénients du moulage en coquille

• Avantages : – Économique pour les grandes séries – Bonnes précisions dimensionnelle et bons états de surface – Des section fines sont réalisables – Le refroidissement rapide diminue la taille des grains ce qui augmente les propriétés mécaniques des pièces moulées

• Inconvénients : – Généralement limité aux métaux à faible température de fusion – La géométrie des pièces doit permettre le démoulage

Moulage par centrifugation Ensemble des procédés pour lesquels le moule est entraîné en rotation à grande vitesse. Les forces d’inertie distribuent le métal liquide dans l’empreinte • On peut citer : – La centrifugation à axe horizontal – A axe oblique – A axe vertical

Le métal liquide est coulé dans un moule rotatif pour produire des tubes • Dans certaines opérations la rotation du moule commence après que le métal soit versé • Pièces : tuyaux anneaux… • La forme extérieur peut être cylindrique, octogonal, hexagonal… mais la forme intérieur est théoriquement parfaitement cylindrique du fait de l’axisymétrie de révolution

Figure - Mise en œuvre du moulage par centrifugation