Ce que vous devez savoir sur le moulage des métaux

Au cours de son histoire, la coulée de métal a été utilisée pour tout fabriquer, des épées aux éoliennes, et aujourd'hui, c'est l'une des méthodes les plus précieuses et les plus polyvalentes pour fabriquer des pièces métalliques de haute qualité.

Qu'est-ce que le moulage de métal ?

Moulage du métal est un processus de fabrication/délicat qui consiste à verser du métal liquide en fusion dans un moule.

La structure intérieure du moule est combinée à une impression négative de la pièce en cours de fabrication, de sorte que lorsque le métal en fusion refroidit et se solidifie dans le moule, il forme la forme de la pièce finale. La pièce finie sera ensuite retirée du moule.

Il existe différentes variétés de coulée de métal, chacune avec ses propres avantages particuliers en fonction de ses domaines d'utilisation. Les motifs, les moules et les techniques de remplissage peuvent varier considérablement entre ces différences.

Bien qu'il s'agisse d'un processus polyvalent de coulée de métal, les pièces coulées sont soumises à certaines contraintes de conception et les ingénieurs doivent tenir compte du retrait du métal lors de la phase de refroidissement.

Le processus de coulée de métal

Le processus de coulée centrale du métal consiste à chauffer et à verser le métal dans un moule, après qu'il se soit refroidi et solidifié, puis à retirer la pièce finie du moule. Dans les cas courants, le processus comporte plusieurs étapes et différents processus de coulée de métal fonctionnent selon différentes approches.

Les étapes varient selon les variantes de casting, tandis que certaines sont complètement omises.

1. Création du motif : Un modèle est une étape nécessaire pour la plupart des coulées de métal, et un duplicata de la pièce finale est la clé pour fabriquer le moule. Les motifs peuvent être permanents ou flexibles car ils sont généralement constitués de cire, de bois et de plastique.

2. Fabrication du noyau : Un noyau est nécessaire à la coulée de pièces creuses, une pièce solide de matériau placée à l'intérieur de la cavité du moule qui façonne la géométrie intérieure d'une pièce moulée. (Par exemple, un noyau cylindrique dans un moule cylindrique plus grand produira une pièce moulée en forme de tube.)

3. Fabrication du moule : Les moules sont fabriqués de différentes manières en fonction de l'application visée. Par exemple, des moules métalliques permanents peuvent être fabriqués à l'aide d'une machine CNC, tandis que les moules en sable sont fabriqués en appliquant un mélange de sable à l'extérieur d'un motif. La fabrication de moules est connue sous le nom de fabrication de moules et est une discipline spécialisée.

4. Remplir le moule : Chauffez le métal jusqu'à ce qu'il fonde, puis versez-le ou forcez-le dans le moule. Dans le moulage par gravité, par exemple, versez le matériau fondu vers le bas dans la cavité, il est forcé dans la cavité à haute pression, avec des forces de serrage élevées, il est nécessaire de maintenir la matrice en sécurité, dans le moulage sous pression à haute pression.

5. Retirer la pièce : Une fois la pièce moulée refroidie et solidifiée, retirez-la du moule. Pour des processus comme le moulage au sable, le moule doit être détruit pour accéder à la pièce à l'intérieur; pour les moules permanents, les deux moitiés du moule en métal seront séparées et prêtes à être réutilisées.

6. Post-traitement : Les pièces en métal coulé peuvent nécessiter un nettoyage (pour éliminer les restes du moule, par exemple) ou d'autres étapes de post-traitement avant d'être prêtes à l'emploi.

Résistance du moulage du métal

Il existe de nombreuses bonnes raisons de choisir la coulée de métal plutôt que d'autres options de travail des métaux comme le forgeage ou l'usinage CNC . Voici quelques-uns des principaux avantages de la coulée de métal :

Peut produire des pièces énormes et lourdes

Peut produire des pièces à parois très épaisses

Convient aux grandes pièces monobloc (plutôt qu'aux composants assemblés)

Excellentes qualités de roulement

Idéal pour certains alliages légers

Polyvalence des matériaux

Les limites de la coulée de métal comprennent des défauts inévitables, une précision dimensionnelle limitée, une main-d'œuvre intensive et des quantités de commande minimales généralement élevées.

Les principaux types de pièces moulées en métal

Moulage sous pression

Ce moule de moulage en matrice est l'un des types de moulage les plus importants utilisés pour fabriquer des moules en plastique complexes, dont deux utilisent des outils de moulage en acier à outils réutilisables. La cavité, qui permet aux ingénieurs de fabriquer des pièces avec des détails fins.

Le coût de création de moules personnalisés est élevé, ce qui rend le processus plus courant dans la production de masse. Cependant, une fois fabriqués, ces moules peuvent être utilisés plusieurs fois. Les moulages sous pression ont souvent une excellente finition de surface.

Le moulage sous pression en aluminium et le moulage sous pression en magnésium sont largement utilisés pour les pièces de haute qualité.

Moulage par gravité

Comme le moulage sous pression, le moulage par gravité est une méthode de coulée de métal à l'aide de moules métalliques réutilisables. Cependant, la coulée par gravité repose sur la gravité pour déplacer le métal liquide à travers le moule de haut en bas, plutôt que sur la pression. Le moule doit être préchauffé avant la première coulée et est généralement en fonte en raison de sa faible fatigue thermique.

Casting d'investissement

Le moulage à modèle perdu, également appelé moulage à la cire perdue, est un moyen de couler du métal à l'aide d'un modèle et d'un moule abordables :les deux éléments sont détruits pendant le processus de moulage (bien que la cire fondue puisse souvent être réutilisée).

Comme le moulage par gravité, le moulage de précision a une histoire de milliers d'années. Lors du processus de coulée à la cire perdue, un modèle est fabriqué à partir de cire ou d'un matériau équivalent - parfois à la main, parfois à l'aide d'une imprimante 3D à résine - avant qu'un matériau réfractaire ne soit coulé dans le modèle pour fabriquer le moule.

L'investissement consiste à appliquer une couche de céramique autour du modèle, qui sert ensuite de moule pour le métal en fusion. Cette couche de céramique est retirée lors d'un processus appelé pelage.

Moulage au sable

Le moulage au sable est une méthode de coulée de métal simple et séculaire qui est plus abordable que les technologies alternatives. Il utilise du sable (mélangé à des liants tels que l'argile) comme matériau de moule, et le moule peut résister à des températures élevées.

Dans le processus de moulage au sable, le modèle est immergé dans le sable dans une boîte spéciale appelée flacon. En compactant du sable autour du modèle, un moule peut être fabriqué et du métal en fusion peut y être versé.

Le sable utilisé dans le processus de coulée de métal peut être du sable vert (argile humide) ou du sable à prise d'air (sable sec avec un adhésif).

Autres procédés de moulage

Il existe des dizaines d'autres procédés de coulée de métal utilisés dans la fabrication, y compris le moulage en limon et le moulage en coquille (deux procédés de moulage consommables) et les procédés de moulage permanent comme la coulée centrifuge et la coulée continue.