Qu'est-ce qu'une fonderie ?

Les fonderies sont des installations qui produisent des pièces moulées en métal et offrent des services liés à la coulée

Les fonderies sont responsables de notre niveau de vie actuel et de notre développement industriel, mais la plupart d'entre nous ne savent presque rien à leur sujet. Qu'est-ce qu'une fonderie ?

Définition de fonderie

En termes simplifiés, une fonderie est une usine où les pièces moulées sont produites en faisant fondre du métal, en versant du métal liquide dans un moule, puis en le laissant se solidifier. Même si vous n'êtes jamais allé dans une fonderie, ou même si vous ne savez pas à quoi on ressemble, vous êtes entouré par les pièces moulées en métal qu'ils produisent. Il y a de fortes chances que vous lisiez ceci à moins de 10 pieds d'un.

Les fonderies ne se contentent pas de produire des produits métalliques pour les composants de moteurs, de voies ferrées ou de tuyaux. Ils forment également des composants pour les machines nécessaires à la fabrication de nombreux produits de consommation essentiels dont nous dépendons. 90 % de tous les produits manufacturés reposent sur des pièces moulées en métal.

Le processus de casting

Afin de comprendre une fonderie, vous devez comprendre le processus de coulée. Les étapes générales impliquées dans la coulée sont la création de modèles, le moulage, la fusion, le coulage, l'éjection, le nettoyage, l'ébavurage et l'inspection.

La forme finale de la coulée correspond au moule dans lequel elle est coulée, de sorte que les moules sont soigneusement façonnés avec un motif - une réplique en bois ou en métal de l'objet à couler. Le matériau de moule le plus courant est le sable de silice, mais ils peuvent être produits à partir de différents matériaux en fonction du métal de coulée et de la méthode utilisée.

Un four de fusion est "chargé" de métal et chauffé au-dessus du point de fusion du métal. Une fois que le métal en fusion a atteint une température de coulée spécifique, il est soutiré du four à travers un bec verseur dans une poche de coulée en acier à revêtement réfractaire. Les scories ou les impuretés sont écrémées du haut de la surface du métal en fusion. La poche est ensuite inclinée pour verser le métal en fusion dans une cavité de moule.

Le moule refroidit et le métal se solidifie, puis la pièce moulée est éjectée du moule et nettoyée. La pièce moulée nettoyée est finie par ébavurage, un processus qui élimine l'excès de matériau de la pièce moulée pour répondre aux dimensions spécifiées pour le produit fini. Selon les spécifications de coulée, l'ébavurage peut être un travail rapide et simple, ou extrêmement détaillé. Les pièces moulées finies sont ensuite inspectées par la fonderie avant d'être expédiées.

Les fonderies ne se contentent pas de produire des pièces moulées brutes. Ils abritent un certain nombre d'opérations qui incluent souvent la conception de pièces, la construction d'outils, le prototypage, l'usinage, l'assemblage et d'autres services après-vente.

Équipement de fonderie

Les fonderies modernes sont fortement mécanisées. Ils contiennent toutes les machines et tous les équipements utilisés pour la fabrication de modèles et de noyaux, la coulée et le moulage. Cet assortiment comprend de grands fours de fusion, des poches de coulée, des chariots élévateurs, des grues, des convoyeurs et des cuves de transfert. Tous les équipements de fonderie sont spécialement conçus pour fonctionner de manière fiable dans la chaleur de l'atelier de fusion.

La distinction fondamentale entre les fonderies est ferreuse (fer ou acier) ou non ferreuse (aluminium, laiton, bronze, cuivre, etc.). Le type exact d'équipement est déterminé par les métaux avec lesquels la fonderie travaille; les fours à arc électrique sont idéaux pour travailler l'acier, tandis qu'une fonderie spécialisée dans le cuivre est plus susceptible d'utiliser un four à induction. Les fours peuvent varier en taille, du petit équipement de table à ceux qui pèsent plusieurs tonnes. Les quantités produites peuvent aller d'une fraction d'once à plusieurs tonnes. La même variabilité de modèle et de taille s'étend aux machines de fabrication de modèles et de moulage, ainsi qu'à la plupart des autres équipements de fonderie.

Conception de fonderie et atténuation des risques

Une fonderie est intrinsèquement dangereuse. Son activité principale est la fusion du métal, qui nécessite fréquemment des températures supérieures à 2600 degrés Fahrenheit (1425 ° C). Pour donner un contexte à ce chiffre, toute eau qui entre en contact avec un four actif se dilate instantanément jusqu'à 1 600 fois son volume d'origine - charger un four avec du métal même légèrement humide suffit à provoquer une explosion de vapeur catastrophique.

La nature violente et imprévisible des réactions chimiques à des températures extrêmement élevées exige des procédures de sécurité de fonderie tout aussi intenses. Tout dans une fonderie est conçu pour minimiser les risques associés à la fusion et au transport du métal.

Les mêmes conditions qui permettent une fusion efficace et sûre - chaleur sans humidité - se trouvent également être des conditions parfaites pour un incendie incontrôlé. La conception de la fonderie s'occupe de cela en éliminant les matériaux inflammables et en gardant un ignifuge à portée de main à tout moment. En raison du problème d'explosion de vapeur susmentionné, l'eau ne peut pas être utilisée pour éteindre les incendies de fonderie. Au lieu de cela, les efforts de lutte contre l'incendie se concentrent sur l'étouffement des flammes avec des extincteurs industriels et du sable sec.

Le chargement – ​​le chargement du métal dans le four pour la fusion – est l'une des opérations les plus dangereuses de la fonderie. Une petite erreur peut causer n'importe quoi, de la destruction de l'équipement à des blessures ou à la mort. Les fondeurs apprentis pendant des années pour développer la compréhension nécessaire des métaux avec lesquels ils travaillent, de leurs températures de fusion et des procédures de sécurité.

Sans surprise, les fonderies ont des températures ambiantes élevées. Ce sont des lieux de travail chauds et en sueur - un fait aggravé par le fait que les travailleurs de la fonderie doivent porter des casques de sécurité, des lunettes de protection, des écrans faciaux et des vêtements épais aluminisés. Aussi intense que puisse être la chaleur, les travailleurs ne pourraient pas du tout la tolérer s'il n'y avait pas les hauts plafonds. Les fonderies sont conçues avec un toit élevé pour permettre la circulation de l'air.

Une fois le métal fondu, il doit encore être déplacé dans la fonderie pour être coulé dans des moules. Pour des raisons évidentes, des précautions extrêmes sont prises pour éviter les déversements, en particulier sur ou à proximité des travailleurs de la fonderie. Le parcours est balisé, le plus court possible et dégagé de tout obstacle. La circulation sur le sol de la fonderie est strictement contrôlée afin que le personnel inutile ne gêne jamais le métal en fusion pendant le transport. Des aides mécaniques (chariots élévateurs, poches mécaniques) sont utilisées pour minimiser davantage l'exposition humaine.

Même avec toutes les mesures préventives, des déversements se produisent toujours. Pour minimiser les dommages lorsqu'ils le font, les planchers de fonderie sont construits avec des matériaux non réactifs et ignifuges. La terre compactée est la plus économique et sans doute la plus efficace. Le béton ordinaire peut se fissurer avec l'exposition au métal liquide, mais des bétons à haute température classés pour les chocs thermiques sont disponibles.

Une conception soucieuse de la sécurité et des équipements de protection aident à atténuer les risques pour les travailleurs et l'équipement, mais la véritable clé de la sécurité des opérations de fonderie réside dans des travailleurs de fonderie qualifiés avec une excellente connaissance de la situation, de la force et de l'endurance.

Tendances de l'industrie du moulage

Les pièces moulées sont produites dans des fonderies du monde entier. Les conditions varient d'un pays à l'autre, et même d'une fonderie à l'autre, mais l'industrie dans son ensemble connaît des tendances. L'industrie de la fonderie subit des changements importants qui affectent la qualité et le coût pour l'utilisateur final. Les technologies de fonderie ont évolué au fil des ans, et les opérations de fonderie de base ont également évolué et se sont diversifiées. Les tendances les plus dominantes dans l'ensemble sont l'échelle, l'automatisation et la finition sur site.

Les nouvelles fournaises sont plus grandes, plus sûres et plus efficaces que les générations précédentes. Cela a permis à la production de l'industrie de croître malgré la diminution continue du nombre de fonderies nord-américaines; bien qu'ils aient moins de fonderies que l'Inde et le Japon (voir tableau), les États-Unis ont la deuxième plus grande production mondiale de métal coulé avec 12 250 000 tonnes métriques. La Chine dépasse de loin toute concurrence avec une production annuelle de plus de 44 500 000 tonnes métriques.

Pays	Fer	Acier	Non ferreux	Totale
Chine	17 000	5 000	8 000	30 000
Inde	-	-	-	4 700
Japon	817	75	1 193	2 085
États-Unis	640	360	1 001	2 001
Le tableau indique le nombre de fonderies par pays d'après le recensement annuel 2013 de la production mondiale de moulage par Modern Casting Magazine

Il existe une demande croissante de pièces entièrement finies et prêtes à être installées. Les fonderies évoluent pour inclure davantage de capacités de nettoyage et d'usinage.

Le coût des matières premières, en particulier des ferrailles recyclées, a diminué, mais l'industrie a toujours du mal à dégager des marges en raison de la hausse rapide des coûts de main-d'œuvre. L'augmentation des coûts de main-d'œuvre est un moteur majeur de l'automatisation, d'autant plus que la fonderie est un travail tellement dangereux et inconfortable pour les humains. Une percée dans l'automatisation des fonderies pourrait se traduire par une diminution des coûts des pièces automobiles, des roues de train et de toute autre pièce moulée pouvant être produite en série.

Reliance Foundry reste à l'avant-garde de l'industrie de la fonderie pour fournir des pièces moulées personnalisées de la plus haute qualité, offrant une grande variété de services d'approvisionnement en moulage et fabrication de métaux personnalisés.

Sources

• Société américaine de fonderie. "Les castings dans notre monde".
• Correspondance moderne. « 48e recensement de la production mondiale de pièces moulées :croissance régulière de la production mondiale ».
• Deutsche Industriebank. "Industrie de la fonderie 2020 :tendances et défis".
• Safe Work Australie. "Guide de gestion des risques associés aux travaux de fonderie".