Moulages en fonte sur mesure : procédés, types et applications

Moulages en fonte malléable sur demande

Lors du moulage, le fabricant verse du fer fondu et alliages dans un moule. Le matériau se solidifie en refroidissant, durcissant à la forme de la cavité. Le procédé favorise d'importants changements microstructuraux.

Moulages en fonte

Le moulage crée aujourd'hui de nombreux produits d'importance commerciale. Trois fontes populaires contribuent à la production et l'assemblage de pièces métalliques : grise, ductile, malléable.

• Fonte grise : connue pour sa couleur grise distinctive, largement utilisée en applications industrielles modernes.
• Fonte ductile : fabriquée en ajoutant du magnésium sur les métaux de la fonte grise. Inclusions de carbone au niveau granulaire, augmentant la ductilité.
• Fonte malléable : moins de carbone que la fonte grise conventionnelle. Plasticité et résistance, mais retrait parfois au refroidissement.

À propos de la fonte malléable

Les fabricants produisent la fonte malléable en coulant d'abord un produit cassant : la « fonte blanche ». Celle-ci contient des inclusions de carbone et donne une dureté de surface. Un recuit spécial fait perdre la fragilité au métal, changeant la microstructure pour plus de flexibilité.

Il faut être prudent pendant le recuit pour éviter la reformation de fer cassant. Cette étape implique parfois le réchauffage de sections minces pour que les inclusions de carbone forment des structures de forme irrégulière : « nodules de graphite de revenu » ou « nodules de carbone de revenu » au niveau microstructural. Températures approchant 1 700 °F (927 °C) pendant opérations prolongées.

Parfois, les fabricants refont chauffer la fonte blanche plus longtemps (jusqu'à 100 h) pendant la production de fonte malléable. À ce stade, ils peuvent ajouter du minerai de fer supplémentaire au métal fondu.

Comme des fonderies « low-tech » et « high-tech » produisent de la fonte malléable, il y a clairement des différences de méthodes de production sur le marché commercial actuel.

Propriétés de la fonte malléable

Plus ductile que la fonte grise et, bien que dure, manque de la fragilité de la fonte blanche. Bien que moins facile à couler que la grise ou ductile, elle se coule mieux que d'autres matériaux dont la blanche.

De plus, excellente dureté de surface. Résistante aux rayures et abrasions. Meilleure résistance à la traction que la grise, mais bien inférieure à la ductile.

Sa ductilité permet divers travaux « à froid » pendant la finition. L'augmentation de ductilité la rend bien adaptée à l'usinage. On peut plier, redresser ou estamper pour créer des articles vendables. La fonte malléable tolère ces opérations.

Une propriété est un désavantage dans certaines applications : parfois elle se contracte au refroidissement. La perte de stabilité dimensionnelle la rend inadaptée pour produits exigeant des tolérances serrées.

Cependant, de nombreux fabricants l'utilisent pour petites pièces minces et plaques.

Applications de la fonte malléable

La fonte malléable existe depuis des siècles. Certains produits remontent à l'Antiquité. Une fouille a découvert des artefacts en fonte malléable de la dynastie Tang. Son usage s'est généralisé après la Révolution Industrielle.

Aujourd'hui, les fabricants l'utilisent encore pour produits où la production de grandes quantités de pièces uniformes dans des tolérances serrées n'est pas primordiale. Elle crée souvent de petites pièces pour usinage et finition ultérieurs.

Applications dans de nombreux secteurs : agriculture, électronique, biens de consommation, construction.

Produits en fonte malléable :

• Équipements de clôture
• Raccords de tuyauterie
• Équipements agricoles
• Articles ménagers
• Petites pièces de machine
• Bijoux fantaisie
• Équipements électriques
• Étiquettes industrielles estampillées
• Œuvres d'art, etc.

Ce matériau convient bien pour créer des moulages et plaques très minces.

La fonte malléable a plusieurs avantages : plus de ductilité que beaucoup d'alternatives, excellent pour produits subissant traitements étendus en finition. Bien qu'elle manque de la flexibilité, résistance à la traction et résistance à l'impact de la ductile, elle permet manipulation extensive sans fissure. On peut l'aplatir et la marteler en finition ; d'autres fontes craqueraient. Excellente surface pour estampillage et ébavurage. Sa résistance lui permet de concurrencer grise et nodulaire pour certains usages. Certains grades ont une bonne résistance à l'impact à très basses températures. Étiquettes de ce métal résistent aux conditions arctiques rudes.

Certains procédés et matériaux de moulage de l'Antiquité sont encore utilisés aujourd'hui. De nombreux matériaux de moulage fiables et efficaces servent à des fins industrielles. Les ressources les plus courantes :

• Fonte grise
• Métal dur
• Aluminium
• Acier
• Cuivre
• Zinc

Fonte grise

L'un des matériaux de moulage les plus utilisés en production industrielle. Forte part de marché du moulage sous pression, puissant polyvalent. Facile à usiner, testable sans méthodes destructrices, formulable pour exigences spécifiques, rentable pour gros volumes. Adapté aux applications nécessitant :

• Amortissement ou contrôle des vibrations
• Rapport résistance/poids élevé
• Stabilité dimensionnelle
• Moulage en fonderie
• Moulage en fonte ductile

Pour procédés exigeant plus de résistance que la fonte grise, la fonte ductile est une alternative utile. Caractéristiques similaires, beaucoup des mêmes avantages. Différences :

• Résistance supérieure
• Résistance à l'usure améliorée
• Endurance plus forte
• Plasticité parfaite
• Poids réduit
• Retrait réduit
• Coût inférieur
• Moulage sous pression aluminium

L'aluminium est aussi un métal de fonderie très utilisé, grâce à sa polyvalence exceptionnelle. Comme l'un des rares matériaux adaptables à la plupart des procédés de moulage, l'aluminium est relativement facile à travailler. Résistance à la corrosion, conductivité thermique/électrique élevée, bonnes propriétés mécaniques, résistance à haute température en font un choix efficace pour :

• Moulage sous pression
• Moulage en coquille
• Moulage à la cire perdue
• Moulage en sable
• Moulage en mousse perdue
• Moulage par compression
• Pressage isotrope à chaud
• Moulage acier

L'acier est un matériau de moulage robuste pour pièces exposées à usure, impact ou charges lourdes extrêmes. Utile pour résistance à la corrosion en milieu aqueux et applications à températures élevées. Souvent allié au chrome, fer, nickel pour améliorer résistance corrosion/chaleur.

Moulage cuivre

L'avantage principal du cuivre : excellente conductivité électrique. L'industrie de la construction l'utilise pour composants électriques. Autres avantages :

• Bonne plasticité
• Plasticité parfaite
• Bonne conduction thermique

Mais le cuivre et moulages peuvent subir fissures de surface, porosité, cavités internes. Souvent allié à d'autres métaux (silicium, nickel, zinc, chrome, étain, argent) pour atténuer ces problèmes.

Moulage zinc

Point de fusion bas du zinc (425 °C) : adapté au moulage sous pression. Alliage facile à couler grâce à remplissage rapide et refroidissement rapide. Côté coût, option économique pour petites pièces à grand volume.

Applications industrielles du moulage

Le moulage est utilisé dans de nombreux procédés de fabrication et joue un rôle important dans la construction. La création de produits uniformes dans de nombreuses industries dépend fortement des moulages.