Traitement secondaire : Usinage avancé, assemblage et protection des pièces moulées

Usiner, assembler et protéger le moulage

Il existe différentes branches du travail des métaux. Une branche implique la coupe, le formage, l'assemblage ou la protection des métaux dans leur état solide. Les moulages sont une autre branche, dans laquelle les objets sont faits en versant du métal liquide dans des moules et en les laissant refroidir. Ces deux branches du travail des métaux peuvent être séparées, mais les articles métalliques ont généralement à la fois le moulage et le travail dans leur histoire.

Les métaux travaillés à la machine commencent souvent leur parcours comme des billettes, brames ou blooms d'un casteur continu, ou comme des tuyaux ou roues d'un casteur centrifuge. Cette étape de « moulage » dans le métal travaillé est limitée et simplifiée, et est généralement appelée production de métal, mais c'est techniquement un moulage des matières premières.

De l'autre côté, la plupart des moulages sont travaillés dans leurs étapes de finition. Les moulages en sable ont généralement une finition rugueuse, et souvent des parties du moulage seront usinées pour être plus lisses, ou de la bonne taille. Beaucoup de moulages en fer et acier rouilleront s'ils ne sont pas protégés d'une manière ou d'une autre, et se protéger contre cette oxydation est une autre étape de finition presque universelle. Les cuisiniers à domicile ont l'expérience de compléter cette étape quand ils ramènent une poêle en fonte à la maison et l' « assaisonnent » avec de l'huile. C'est une forme de traitement secondaire finie par le consommateur, mais des traitements similaires peuvent être faits par la fonderie.

Usinage

De nombreux moulages métalliques doivent satisfaire à des tolérances dimensionnelles précises pour fonctionner comme ils finiront par être des parties de machines industrielles plus grandes. Les spécifications d'ingénierie peuvent être très précises pour satisfaire des besoins mécaniques et structurels, mais le moulage ne fournit pas de précision dimensionnelle à ce niveau. Par conséquent, l'usinage est souvent fait pour créer des dimensions de surface précises. Le moulage laisse aussi des surfaces rugueuses. Les surfaces rugueuses peuvent aussi augmenter la friction dans les pièces mobiles ou créer des mesures inégales et donc être très indésirables.

L'usinage peut aussi finir la surface de certains alliages en meulant et polissant le métal jusqu'à ce qu'il brille. Des détails fins ou des arêtes vives qui ne peuvent pas être produits dans un moule peuvent aussi être réalisés comme partie des processus secondaires.

Selon l'usine, ce travail peut être fait par la fonderie ou par des ateliers spécialisés hors site. La plupart des fonderies ont certaines capacités pour l'ébarbage ou le nettoyage de leurs moulages, mais ce n'est pas toujours la même chose qu'avoir toutes les capacités de finition nécessaires. Ce qui est usiné en interne et ce qui est fait en externe dépend de la spécialisation de la fonderie et des besoins et capacités du client. Si la fonderie fournit une autre usine, elle peut seulement envoyer des moulages nettoyés de bavures et de stock : si elle fournit un produit finalisé, elle peut faire tout le traitement secondaire en interne, ou coordonner la sous-traitance, selon la niche de la fonderie et sa base de clients réguliers.

À ce stade, il n'y a pas une seule façon dont les fonderies opèrent. Toutes les fonderies mettent du métal en fusion dans des moules comme activité principale, mais la précision des dimensions et finitions avant la livraison est une question de spécialisation.

Protection des métaux : huile, oxydes, peinture, placage ou revêtement en poudre

La plupart des alliages sortant des fonderies ferreuses rouilleront en présence d'oxygène et d'eau. Les oxydes de fer se forment rapidement et facilement, et s'écaillent, permettant à la surface suivante de s'oxyder à son tour. Ce qui commence comme un problème de surface peut vite devenir structurel alors que la surface rouillée commence à piquer et s'user.

L'acier inoxydable et autres alliages résistants à la corrosion sont souvent protégés par un processus appelé passivation : ils peuvent s'oxyder, mais la couche d'oxyde ne s'écaille pas, au lieu de cela elle adhère au métal créant un joint. L'aluminium et le chrome fonctionnent de manière similaire. Avec ces métaux, même couper ou érafler l'objet ne démarrera pas un processus de rouille, car le métal exposé s'oxyde et scelle rapidement. Pour les alliages sujets à la corrosion qui n'ont pas cette capacité, des scellants doivent être utilisés pour prévenir la rouille. Il y a quelques façons de faire cela.

Bleuissage (Bluing)

Le bleuissage de l'acier est le processus de protection contre la corrosion en créant une couche d'oxyde passive comme scellant. L'oxyde de fer formé dans des environnements normaux est l'oxyde rouge, écaillé que nous connaissons comme rouille qui tombe, exposant le métal en dessous à une corrosion supplémentaire. La composition chimique de cet oxyde est Fe₂O₃.

Dans le bleuissage, le métallurgiste force la production de magnétite, un oxyde noir de fer, de chimie Fe₃O₄. Cette magnétite restera liée à la surface en dessous. Il y a quelques façons d'atteindre cette couche de magnétite, mais l'une des plus courantes est de créer des oxydes rouges dans un bain d'acide ou gaz, puis de faire bouillir le fer dans l'eau pour convertir la rouille en magnétite. L'acier bleui est souvent huilé pour une protection supplémentaire.

Traitement à l'huile

L'huile de lin bouillie et l'huile de tung sont des finitions traditionnelles pour le fer forgé. Les deux sont des huiles « siccatives » qui polymérisent et créent un revêtement polymère quand chauffées. Typiquement, ces huiles fournissent une patine brun-noir qui protégera un objet métallique d'intérieur pendant des décennies, et les extérieurs pour quelques années avant que l'eau ne commence à s'infiltrer. Pour fournir une autre couche de scellement, les fers ou aciers traités à l'huile sont souvent aussi cirés.

Les poêles en fonte grise sont aussi traitées à l'huile à la maison, par le processus connu sous le nom de culottage. Le culottage d'une poêle peut être fait avec de l'huile de lin, qui est de l'huile de lin alimentaire. Cependant, d'autres graisses alimentaires fonctionnent pour culotter la poêle, et ont juste besoin d'être bien traitées pour maintenir dans le temps, car elles ne polymérisent pas à sec comme l'huile de lin. Encore une fois, une graisse est brossée sur la poêle et puis chauffée.

Peinture

Peindre, vernir, laquer ou noircir le fer et l'acier sont d'autres méthodes traditionnelles de scellement. Dans chacune, un revêtement de matériau est mis sur la surface et ensuite laissé sécher. La peinture et le vernis sont plus courants aujourd'hui, mais le noircissage était la recette traditionnelle pour les armements en fer et objets d'extérieur, étant un mélange de laque et d'oxydes de fer magnétite.

Ces méthodes de scellement appliquées sont bon marché et peuvent être facilement refaites, et sont donc des étapes de finition très populaires. Les inconvénients sont que la plupart des scellants peuvent être écaillés ou rayés, permettant à la rouille de prendre pied. Les scellants de ce genre peuvent aussi avoir de très petits trous d'épingle où la surface du métal est exposée et la rouille peut commencer.

Placage électrolytique et revêtement en poudre

Dans le placage électrolytique et le revêtement en poudre, une mince couche de matériau est liée au niveau supérieur du moulage en utilisant l'électricité pour atteindre une distribution uniforme sur chaque surface exposée. Quand les volumes de placage ou de poudre sont suffisants en volume, ils sont garantis pour couvrir chaque molécule de métal exposée.

Dans le placage électrolytique, l'objet à plaquer reçoit une charge et est ensuite trempé dans un bain contenant des particules de métal tenant la charge opposée. Plus longtemps le métal reste dans le bain, plus l'épaisseur du revêtement est grande. Quand il est retiré, l'objet a été recouvert d'une couche ininterrompue avec les particules de métal dans le bain.

Le revêtement en poudre fonctionne d'une manière presque identique, mais au lieu d'un bain avec des particules de métal, un spray de particules de résine colorée chargées est visé vers l'objet. Quand l'objet a atteint la bonne épaisseur de revêtement, il est envoyé dans un four pour durcir.

Assemblage

Dans les fonderies faisant du travail de moulage pour d'autres usines au sein de systèmes de fabrication complexes, tout l'assemblage peut être fait hors site, par les clients. De nombreuses pièces moulées finissent dans d'autres usines comme intrants d'une chaîne d'assemblage.

Cependant, certaines fonderies font de l'assemblage sur site, surtout si elles offrent des gammes de produits stock à une base de clients plus large. Dans ce cas, la fonderie doit être méticuleuse avec les espaces de travail, car le carbone, la chaleur et la gamme d'alliages travaillés sur le plancher de fonderie peuvent mener à une contamination croisée. S'assurer que l'acier est bien nettoyé et en bon état, et s'assurer que les aciers au carbone et inoxydables sont gardés séparés, peut assurer de bons résultats dans les pièces soudées.

Traitement secondaire dans et hors de la fonderie

Le traitement secondaire peut impliquer de nombreux autres spécialistes et experts. Presque tous les moulages verront une forme de traitement secondaire, même si c'est juste un polissage final sur l'acier inoxydable, mais le niveau de cette finition et l'expertise est très dépendant du projet. Les fonderies ont généralement un réseau d'autres travailleurs du métal en qui elles ont confiance pour faire ces étapes de travail et finition, si elles ne le peuvent pas.

Les fonderies ferreuses savent généralement comment le métal sera scellé contre l'oxydation du fer, puisque le métal rouillé n'inspire la confiance de personne. Les autres traitements secondaires seront déterminés en conversation entre le client et la fonderie. Quels sont les services offerts ? Quels sont les besoins du projet ? La fonderie peut compléter le moulage en interne, l'envoyer au client tel quel, ou coordonner les étapes supplémentaires avec d'autres experts de l'industrie.