Fonderies expliquées : leur rôle et impact sur la fabrication moderne

Curieux de savoir ce qu'est une fonderie et comment elles produisent des pièces moulées en métal ? Pourquoi les fonderies sont-elles si importantes pour la fabrication — particulièrement pour les machines-outils comme les machines CNC ?

Dans cet article, vous apprendrez tout sur le monde fascinant des fonderies et de la fonderie. Nous couvrirons les sujets suivants :

• Définition d'une fonderie
• Matériaux bruts utilisés en fonderie
• Machines déployées en fonderie
• Processus de fonderie
• Meilleures pratiques en technologie de fonderie
• Produits finis des fonderies
• Investissement de Hwacheon dans la fonderie et la technologie de fonderie

Prêt à explorer le monde des fonderies et de la fonderie ? Enfilez votre équipement de protection thermique, mettez vos casques et entrons !

Définition d'une fonderie

Une fonderie est une installation sur mesure qui produit des pièces moulées en métal. Cela se fait en fondant des métaux à très haute température en liquide dans un four, en coulant le métal en fusion dans des moules, suivi d'un processus de refroidissement contrôlé, du retrait de la pièce moulée du matériau excédentaire après solidification du métal, et d'une étape finale de refroidissement.

Notez que les températures des métaux fondus peuvent atteindre jusqu'à 1500 °C (2700 °F) ou même plus, selon les types de matériaux à fondre.

Quels sont les matériaux bruts utilisés en fonderie ?

Il existe de nombreux types de métaux (ou mélanges d'alliages) utilisés comme matériaux de fonderie. Ils peuvent inclure des métaux comme le fer, l'acier inoxydable, l'acier au carbone, ou des alliages faits avec le cuivre, le nickel et l'aluminium.

Chez Hwacheon Machine Tools, nous produisons un mélange de différents matériaux de fonderie tels que : Fonte ductile, Fonte nodulaire, Fonte grise, Fonte à haut silicium, Fonte à faible expansion thermique, et Fonte spéciale.

Pour réduire notre impact environnemental, jusqu'à 55 % de la matière première utilisée peut être de la ferraille. Les matériaux restants seraient de la fonte brute (20 %) et de la ferraille de récupération (25 %).

Le sable est couramment utilisé pour construire les cadres de moules en fonderie (fonte en sable). Dans notre cas, nous utilisons du sable d'Arabie Saoudite, connu pour être supérieur dans les processus de fonderie.

Quelles sont les machines et équipements utilisés en fonderie ?

Diverses machines et systèmes sont utilisés pour optimiser une fonderie. Ceux-ci peuvent inclure des équipements de fusion, machines de fabrication de moules (qui peuvent être des machines-outils CNC), équipements de traitement du sable, équipements de traitement thermique, ainsi que des équipements de test et d'inspection.

Pour la nouvelle fonderie Hwacheon, nous utilisons les machines et équipements suivants, haut de gamme (de Corée du Sud, USA et UK) :

• Équipement de fusion : Fours électriques de 3 tonnes et 6 tonnes chacun (Inductotherm – USA)
• Machines de fabrication de moules : Machines-outils Hwacheon comme le SIRIUS-2500 5AX
• Équipement de traitement du sable : OMEGA (UK)
• Équipement de traitement thermique : Équipement de traitement de recuit 10 tonnes (Corée du Sud)
• Équipement de test et inspection : Spectromètre, Machine d'essai universelle, Tamiseur Ro-Tap, Machine d'essai de dureté Brinell, et Métallographe

Comme vous pouvez le voir, le processus de production de pièces moulées en métal en fonderie nécessite un investissement significatif en machines et équipements !

À quoi ressemble le processus de fonderie du métal ?

Maintenant que nous avons les matériaux bruts et les machines nécessaires, l'étape suivante implique le processus de production de fonderie lui-même.

La Fonderie Hwacheon déploie les processus suivants pour produire des pièces moulées en métal.

#1 Fusion

Le matériau de fonderie liquide est fondu à des températures de 1 380 °C à 1 420 °C. Le matériau peut comprendre un mélange de ferraille (55 %) + fonte brute (20 %) + ferraille de récupération (25 %). D'autres combinaisons de matériaux bruts peuvent aussi être utilisées selon la fonderie à réaliser.

#2 Création et usinage du moule

Le modèle est créé, soit usiné par des machines spéciales de fabrication de moules en bois, soit dans notre cas par des Centres d'usinage CNC Hwacheon. Le sable est ensuite tassé autour du modèle, formant un moule en sable qui est une réplique de la forme externe de la future pièce moulée. Hwacheon utilise la méthode de fonderie au sable Furan en raison de son avantage clé pour produire des tailles et formes diverses.

#3 Préparation et assemblage du moule

Le moule en sable est préparé et assemblé pour recevoir le métal en fusion.

#4 Coulée du métal en fusion dans le moule

Aux stations de remplissage, le métal liquide est coulé dans le moule.

#5 Refroidissement

Après remplissage, les cadres de moule extrêmement chauds (vous pouvez littéralement voir des flammes jaillir !) sont mis sur un cycle de refroidissement long et lent.

#6 Retrait de la pièce moulée du moule

Lorsque le métal en fusion dans le moule est refroidi et solidifié, la forme finale de la pièce moulée est formée. Le moule en sable peut être « cassé » ou « secoué » pour récupérer la pièce moulée réelle.

#7 Élimination de l'excès sur la pièce moulée

Les matériaux excédentaires collés à la surface de la pièce moulée sont éliminés par nettoyage et ébavurage approfondis, suivis de peinture (peinture de protection).

#8 Finition des produits finis

Vers la dernière étape, des contrôles qualité et tests sont effectués. Une analyse de composition par spectromètre est réalisée (pour vérifier le mélange de matériaux), suivie d'un essai de matériau par machine d'essai universelle et machine d'essai de dureté Brinell, avant de terminer par un test de microstructure (un métallographe est utilisé).

#9 Stockage / Livraison

Après la finition du produit, il est important de conserver les pièces moulées correctement stockées dans des conditions fraîches dans une zone séparée.

Meilleures pratiques en technologie de fonderie

Pour garantir les meilleurs résultats en fonderie, il est important d'utiliser la technologie la plus récente. Partageons quelques-unes des meilleures pratiques que nous adoptons ici à la Fonderie Hwacheon.

#1 Adopter la technologie de fonderie au sable

Hwacheon utilise la méthode de fonderie au sable plutôt que d'autres matériaux comme la cire, le plâtre, ou la fonderie sous pression. Ceci pour les raisons suivantes :

• La fonderie au sable permet d'obtenir une rigidité élevée et une stabilité de surface avec une petite quantité de liant.
• Le sable malaxé est hautement liquide, réduisant ainsi le temps de fabrication car aucun processus de cuisson n'est requis.
• La haute résistance à la chaleur et la faible génération de gaz dans la fonderie au sable résultent en moins de défauts de fonderie.
• Vous n'avez pas besoin d'un processus séparé pour retirer la pièce du moule — il suffit de le frapper pour le casser !
• Vous pouvez récupérer plus de 95 % du sable utilisé — ce qui rend le sable à la fois économiseur de ressources et protecteur de l'environnement.
• Le processus de moulage au sable ne nécessite pas d'opérateurs hautement qualifiés.
• La fonderie au sable rend la production de masse ainsi que la fonderie de grande taille faisables.

#2 Gérer l'ensemble du processus

Au-delà de cela, Hwacheon adopte aussi ces autres meilleures pratiques en technologie de fonderie :

Premièrement, nous nous concentrons sur l'atteinte d'une haute qualité tout au long du processus d'automatisation.

Deuxièmement, nous adoptons une gestion stricte du Contrôle Qualité (CQ), assurant que seuls des matériaux de haute qualité (ferraille, fonte brute) sont utilisés. Nous adoptons aussi des mesures contrôlées pour atteindre des températures de fusion précises pour les matériaux.

Troisièmement, nous assurons que la température est contrôlée en surveillant la température de dissolution et de coulée.

Quatrièmement, nous adoptons des mesures de contrôle de refroidissement de pointe. Celles-ci incluent un tunnel de refroidissement automatique qui prévient les fissures en ralentissant le processus de refroidissement — une considération importante car un refroidissement rapide entraînera des tensions dans le matériau ainsi que des fissures potentielles. Typiquement, le temps de refroidissement pour la fonderie est de plus de 24 heures. Cela peut atteindre 48 heures pour des pièces moulées pesant plus de 3 tonnes.

Cinquièmement, nous utilisons une installation de traitement thermique personnalisée, assurant que les produits Hwacheon sont adaptés aux machines à haute vitesse et haute précision.

#3 Être attentif aux détails mineurs

Attendez, il y a plus. Pour assurer une fonderie au sable de haute qualité, vous devriez aussi prendre soin des éléments suivants.

Commencez par choisir soigneusement la meilleure qualité de sable. Cela devrait inclure :

• Contrôle de la taille des particules
• Gestion de la composition du sable
• Contrôle de la poussière

Ensuite, pensez à la qualité de fusion de vos matériaux :

• Qualité de la ferraille : Sans tache, sans Mn (Manganèse)
• Qualité de la fonte brute : Doit avoir faible Mn (Manganèse), P (Phosphore), et Ti (Titane)
• Contrôle du dosage : Mesurer tous les matériaux en quantités exactes
• Contrôle de la température : Maintenir le bon degré pour la fusion et la coulée

Enfin, considérez la qualité de refroidissement de vos matériaux. Rappelez-vous qu'un refroidissement rapide peut introduire des fissures et fractures dans vos pièces moulées !

Quels sont les produits finis des fonderies ?

Last but not least, quels sont les produits finis fabriqués en fonderie ?

Pour la Fonderie Hwacheon, environ 30 % de nos produits finis sont utilisés pour la fabrication des machines-outils CNC Hwacheon. Cela inclut les fonderies pour bancs de machine, colonnes, chariots, châssis, carters de broche et autres composants.

Notre fonderie fournit également des composants à des entreprises réputées dans le monde entier. Elles incluent :

• Machinerie et ses pièces
• Bras et corps de robots
• Pièces de transport ferroviaire
• Composants d'équipements semi-conducteurs (fonte à faible expansion thermique)
• Composants résistants à la corrosion (ex. HSCI, plaques d'électrodes de décapage inox, électrodes de protection cathodique)
• Pièces de moteurs de navires
• Composants de systèmes d'énergie solaire
• De nombreuses autres pièces de machinerie

Pourquoi Hwacheon investit dans le business de la fonderie

Hwacheon est fier d'avoir sa propre fonderie en raison de l'importance de la fonderie utilisée dans toutes les industries.

Notre fondateur décédé et président honoraire, M. Kwon Seung Gwan, a lui-même commencé à travailler comme apprenti mouleur en fonderie dans son adolescence. Sa ténacité, détermination et attention à la qualité ont abouti à la reprise de la fonderie en 1945, quand Hwacheon a démarré.

Le matériau de fonderie forme les pièces de base dans toutes les industries. Le processus de fonderie s'élargit continuellement avec les évolutions technologiques. Notre fonderie n'est pas seulement le droit de naissance du Groupe Hwacheon — elle pose aussi les fondations des industries futures.

Les avantages de l'utilisation des fonderies Hwacheon sur nos machines CNC (basés sur les retours clients) incluent :

• Capacité d'atteindre haute rigidité, performance, vitesse et précision
• Aucune déformation par vieillissement tout en maintenant haute vitesse et précision
• Haute performance de coupe
• Durabilité et longévité
• Capacité de respecter notre planning de livraison

La nouvelle fonderie Hwacheon de 21 000 m²

Hwacheon a récemment investi 28,7 millions USD dans une installation à la pointe de la technologie dans la Zone Industrielle Daema.

Cette nouvelle installation occupe une superficie totale de 73 000 m², avec un espace d'usine bâti de 21 000 m², ce qui en fait l'une des plus grandes fonderies de son genre en Corée du Sud. Démarrant la production le 22 décembre 2021, notre fonderie emploie actuellement 120 employés et fonctionne à une capacité d'environ 1 000 tonnes par mois.

Vous serez peut-être intéressé de savoir que la pièce la plus lourde que nous pouvons mouler est un impressionnant 8 tonnes ! Notre capacité totale pour l'installation est de 12 000 tonnes par an à ce stade.

Hwacheon a décidé peu avant la pandémie de Covid-19 cet nouvel investissement afin de développer un business de matière première permanent et fiable pour l'avenir. Cela fait partie de l'avantage unique de Hwacheon.

Découvrez la nouvelle fonderie Hwacheon ! Regardez la vidéo ici :

Nos futurs plans dans la fabrication de fonderie

« Hwacheon comprend les objectifs et buts des composants de fonderie dans la fabrication car beaucoup de nos opérations sont comme les vôtres » – Président Kim Ki Tae

Le Président Kim, pionnier dans l'industrie de la métallurgie, est la personne clé transformant la Fonderie Hwacheon en ce qu'elle est aujourd'hui. Il a porté de multiples casquettes pendant ses 35 ans chez Hwacheon — en fabrication de machines-outils, R&D, ainsi que direction de la nouvelle Fonderie Hwacheon.

Fervent croyant en l'importance d'avoir notre propre fonderie, le Président Kim s'engage à continuer d'approfondir notre expertise et connaissances en fabrication de fonderie.

Hwacheon a investi et continuera d'investir dans des installations de production qui combinent le savoir-faire de production (accumulé sur des décennies d'expérience) avec la dernière technologie de fonderie et système d'automatisation.

Hwacheon continuera de nourrir nos talents par une coopération continue industrie-université et projets de coopération technique avec universités et instituts. Nos ressources humaines sont les actifs les plus importants de l'entreprise — nous continuerons donc à cultiver d'excellents travailleurs qualifiés.

Contactez-nous pour plus d'informations sur notre Fonderie et notre gamme de Machines CNC.