Moulage par investissement : la méthode de coulée fiable pour composants métalliques précis

Qu'est-ce que le moulage par investissement ?

Le moulage par investissement, également connu sous le nom de coulée par investissement ou coulée à cire perdue, est un processus utilisé pour fabriquer des composants métalliques, des pièces de machine. Le moulage par investissement est l'une des méthodes de coulée qui est relativement rentable et polyvalente, mais plus chronophage que les autres. Le moulage ou la coulée des métaux doit suivre des exigences strictes. Par exemple, le processus de moulage doit être résistant à la chaleur car les produits sont faits avec des métaux en fusion.

En plus, la précision des coulées qui sont faites par ces processus est soulignée également. Cela peut coûter cher et prendre beaucoup d'efforts quand divers travaux d'usinage sont requis. Cependant, avec le moulage par investissement, le processus de fabrication des coulées peut être libre de travaux d'usinage excessifs, sauf pour le lissage de surface à la dernière étape.

Comment fonctionne le moulage par investissement ?

Les processus de moulage par investissement sont complétés avec la formation des moules en cire et la coulée des métaux. En d'autres termes, avant de couler les métaux, les moules en cire devraient être faits d'abord, puis les métaux sont coulés dans les moules en cire après.

Pour la formation des moules en cire, cela peut être divisé en quatre étapes, incluant la coulée de modèle en cire, l'assemblage des modèles en cire, la configuration de la coquille et l'élimination de la cire. Quant à la coulée des métaux, elle peut être divisée en coulée du métal, découpe et personnalisation.

Coulée de modèle en cire

La première étape de la formation de cire est de verser la cire dans un moule d'injection métallique, qui est généralement le moule d'injection en aluminium. Les modèles en cire refroidis devraient être plus grands que les produits métalliques finaux puisque les métaux se dilateraient quand ils sont chauffés et se rétracteraient après qu'ils soient refroidis.

Assemblage des modèles en cire

Une fois que les modèles en cire sont refroidis, ils sont trempés dans un fer chaud, afin de permettre aux modèles en cire de s'attacher les uns aux autres, et de créer le soi-disant système de distribution du métal. Le système de distribution du métal fournit des cavités pour que les métaux en fusion soient versés plus tard, donc c'est l'une des étapes importantes dans la coulée de précision des métaux, qui est la clé pour réduire les exigences d'usinage des produits finaux.

Configuration de la coquille

Après cela, l'assemblage de modèles en cire, ou le système de distribution du métal, serait trempé dans une solution céramique appelée la barbotine, et cette étape est effectuée manuellement afin d'empêcher l'imperfection de la configuration par la machine. Ensuite, l'assemblage trempé avec la barbotine serait renforcé par revêtement avec le stuc de sable, et le laisser sécher. Le processus de trempage dans la barbotine et le processus de revêtement avec le stuc de sable seraient répétés jusqu'à ce que l'épaisseur désirée du moule en cire soit atteinte, ce qui est environ trois dixièmes de pouce d'épaisseur et devrait prendre environ cinq jours.

Élimination de la cire

Après que le moule en cire épaissi et séché est formé, il serait placé dans l'autoclave, qui est une chambre à vapeur chaude, pendant cinq à dix minutes, afin de faire fondre la cire hors de la coquille ou du moule céramique. Une fois que la cire est enlevée et que la coquille est complètement séchée, les processus de formation des moules en cire sont finis.

Coulée du métal

Avant que le métal en fusion soit versé dans la coquille, la coquille serait chauffée dans un four pendant environ deux à trois heures, afin de renforcer la coquille et stabiliser les propriétés de la coquille pour réduire l'interaction entre le métal en fusion et la coquille plus tard.

Une fois que le métal devient en fusion et atteint la température de 2200 degrés Fahrenheit, le métal en fusion serait versé dans la chambre de la coquille, puis le laisser refroidir et durcir. Pour l'aluminium, cela prend environ deux heures pour refroidir, tandis que l'acier prend environ quatre à cinq heures. Après cela, la coquille céramique se briserait et la pièce métallique finale resterait pour l'étape suivante, et ce processus prend environ cinq à dix minutes.

Découpe et personnalisation

Finalement, le système de distribution du métal serait coupé et meulé pour lisser les finitions des produits finaux, puis ces produits peuvent être vendus.

Moulage par investissement vs coulée en sable

Le moulage par investissement ou la coulée par investissement est l'un des homologues de la coulée en sable, qui est une autre méthode de coulée mais remplace la cire par le sable. Bien qu'il y ait quelques variations entre eux, incluant la complexité du processus, les moules requis et l'exigence d'usinage.

Complexité du processus

En comparant le moulage par investissement et la coulée en sable, les processus du premier sont plus complexes que le second, car le premier est dédié à faire l'intégration du moule, afin d'accommoder les produits finaux requis. Alors que les produits qui sont faits de coulée en sable ne sont pas aussi polyvalents que ceux du moulage par investissement, donc les processus que la coulée en sable requiert sont relativement moins nombreux et plus simples que le moulage par investissement.

Moules requis

Comme le paragraphe ci-dessus l'a mentionné, le moulage par investissement prend plus de processus pour faire le moule ainsi que le produit final, car le seul moule pour le produit final peut couvrir toute la configuration du produit final. En contraste, la formation du moule en coulée en sable est plus simple et prend moins d'étapes. Pour faire la configuration requise, il a requis deux demi-moules pour faire un produit en coulée en sable, ce qui est plus que le moulage par investissement.

Exigence de travail d'usinage

Puisque la complexité du moulage par investissement est relativement plus élevée, l'intégration et la perfection du moule sont plus grandes, les travaux d'usinage sont moins requis en conséquence, alors que les moules que la coulée en sable fait sont plus rugueux. Par conséquent, plus de travaux d'usinage sont requis plus tard afin d'atteindre les géométries des produits finaux personnalisés.

Moulage par investissement vs moulage sous pression

Il y a une autre méthode dans la fabrication de moules ou matrices, qui est appelée moulage sous pression. C'est une méthode qui transfère l'énergie électrique en énergie thermique et crée des étincelles à partir des électrodes afin de faire les cavités des moules ou matrices. Les processus de moulage sous pression sont effectués par une machine appelée la machine EDM, et les électrodes qui envoient l'énergie électrique sous forme de chaleur sont faites de fonte grise, ce qui résulte dans l'exigence de pièces électroniquement conductrices. Cela mène à la limitation des pièces que la machine EDM peut être appliquée pour. En contraste, la polyvalence des moules céramiques qui sont produits par le moulage par investissement est beaucoup plus grande que la machine EDM.

Cependant, quand il s'agit de l'efficacité des travaux, le moulage sous pression surpasse le moulage par investissement, car il est libre des processus complexes que le moulage par investissement requiert. Par conséquent, en raison de la polyvalence des méthodes de coulée et de l'efficacité des travaux, faire un choix entre ces deux peut dépendre des préférences et considérations personnelles des fabricants.