Qu'est-ce que le processus de moulage sous vide ?

La coulée sous vide donne des pièces métalliques de très haute qualité avec des détails fins et une excellente finition de surface. Il est également plus complexe que le moulage de précision conventionnel et nécessite un équipement sophistiqué de fusion et de remplissage de moules. Par conséquent, il est réservé aux pièces moulées qui nécessitent des niveaux très élevés d'intégrité structurelle et où les défauts sont coûteux.

Pourquoi utiliser l'aspirateur ?

Le métal liquide a tendance à « baratter » lorsqu'il s'écoule dans un moule. Cette turbulence entraîne deux types de défauts :les oxydes et la porosité.

Les oxydes se forment lorsque des atomes métalliques se lient à l'oxygène. Cela a lieu au niveau du métal-air où il forme une couche d'oxyde. Sur certains métaux, comme l'aluminium, l'oxydation de surface est bénéfique car elle crée une couche résistante à la corrosion. Cependant, c'est un problème lors de la diffusion.

En effet, lors du barattage du métal liquide, des oxydes se forment à la surface et s'incorporent au corps de la pièce moulée. Une fois le métal solidifié, ces discontinuités forment des zones de faiblesse.

La porosité est la formation de bulles dans le corps du métal. Comme les oxydes, ceux-ci réduisent la résistance, en particulier dans les zones à forte contrainte lorsqu'elles sont exposées par l'usinage.

Une façon de minimiser les turbulences, l'oxydation et la porosité consiste à remplir lentement à partir du fond du moule. La plupart des entreprises de fonderie essaient de le faire, mais la conception des pièces et les contraintes de temps de cycle limitent souvent ce qui est possible. Une autre méthode consiste à extraire l'air du moule avant que le métal n'y pénètre.

Le processus de moulage de précision sous vide

Le moulage à modèle perdu est utilisé pour créer des pièces métalliques complexes nécessitant peu d'usinage secondaire. Le moule est formé en enduisant un modèle de cire d'une pâte céramique. Une fois que la suspension a séché en une coque dure, la cire est fondue pour laisser une cavité pour le métal à remplir.

Dans le moulage de précision sous vide, le moule est fabriqué de la même manière, mais l'air est ensuite pompé hors de la cavité du moule, avant qu'il ne soit rempli de métal. L'objectif étant d'empêcher l'oxydation du métal liquide, lors de la fusion et de la coulée, elles se font toutes deux sous vide. Cela a lieu dans une machine de fusion à induction sous vide (VIM).

Dans une configuration VIM, la machine est constituée de deux chambres disposées verticalement. Une autre configuration VIM contient un système efficace d'induction sous vide horizontal à trois chambres. La configuration verticale à deux chambres a une chambre supérieure et une chambre inférieure qui sont sous vide. La coquille de coulée de précision en céramique est placée dans la chambre inférieure puis pompée jusqu'à un niveau de micron bas. Ensuite, une vanne d'isolement est ouverte et le moule est relevé dans une position, proche du creuset de fusion, pour le versement. Une fois pleine, de métal, la coque est retirée de la chambre à vide du moule. Lorsque la solidification est terminée, la céramique est cassée pour révéler les pièces moulées. Le système VIM horizontal à trois chambres est doté de vannes d'isolement qui permettent une cohérence du niveau de vide entre les chambres. L'efficacité est augmentée par le pilonnage et la fusion du creuset intégrés au cycle de coulée, ce qui permet d'obtenir plus de fusions/plus de livres coulées par heure tout en maintenant des niveaux de vide élevés et une qualité de coulée supérieure.

Dans une variante de ce procédé, la chambre du creuset peut être pressurisée. (L'utilisation d'un gaz inerte évite l'oxydation.) La pression augmente la vitesse de remplissage du moule et permet de s'assurer que chaque partie de la cavité du moule est remplie.

Avantages du moulage sous vide

Le principal avantage de ce procédé est l'élimination quasi totale des défauts d'oxydation et de porosité et des défauts dans la pièce moulée. (Seulement "proche" car il est impossible d'extraire chaque molécule d'oxygène du moule.) De plus, cela évite les non-remplissages causés par les poches d'air.

D'autres avantages sont que le processus peut former des caractéristiques très fines et des sections à parois exceptionnellement minces car le vide garantit que la cavité est complètement remplie. De plus, la qualité de surface est excellente.

Métaux pour moulage de précision sous vide

Tout métal adapté à la coulée de précision peut être traité sous vide. Cependant, le procédé est le plus souvent utilisé avec du nickel, des superalliages à base de cobalt et des alliages de titane car ces métaux ont une affinité exceptionnellement élevée pour l'oxygène et forment facilement des oxydes. De plus, la valeur élevée de ces métaux et leur utilisation dans des produits complexes de grande valeur permettent de minimiser les rebuts.

Devez-vous utiliser le moulage sous vide ?

L'aspiration d'un vide sur les outils de moulage avant que le métal ne soit coulé empêche l'air de créer des défauts dans le corps d'une pièce moulée. Combinée à la fonderie de précision, cette technique permet la production de pièces de haute qualité adaptées aux applications à charge et contrainte élevées. L'économie des procédés rend la coulée sous vide particulièrement attrayante pour les métaux de grande valeur tels que le nickel, les superalliages à base de cobalt et les alliages de titane.

Les spécialistes de la coulée d'Impro peuvent vous aider à décider si la coulée de précision sous vide conviendrait aux pièces que vous fabriquez. Contactez-nous pour démarrer cette discussion.