méthodes de moulages

Rapport de projet de fin d’études
ANALYSE ET SIMULATIONS
DES DIFFERENTES
METHODES DE MOULAGE
Le 05 juin 2021
Année universitaire 2020-2021
- -

ESTC Projet de fin d’études
1
REMERCIEMENTS
Avant d’aborder ce rapport, nous tenons à remercier notre
encadrant professeur xxxxx pour son soutien qui nous a facilité
beaucoup de taches et aussi pour son aide et ses conseils qui nous
ont guidé afin d’aboutir à un projet de fin d’études bien fait même
malgré les conditions de cette année qui sont délicates.
Nous exprimons également notre gratitude aux membres du
jury nnnnn et fffffff, qui nous ont honorés en acceptant de juger
ce modeste travail.
Nos remerciements vont de plus à tous les professeurs et au
chef du département mmmm pour leurs grands efforts fournis
pour nous garantir une bonne formation.

2
Sommaire
Partie 1 : Généralité sur le moulage
I. Généralités ………………………………………………………..………….....8
1) Vocabulaire Technique utiliser dans le projet ……………………………………...8
2) Choix du procédé de moulage …………………………………..…………………………………..9
3) LES DEFAUTS LES PLUS COURANTS DANS LE MOULAGE…………………………………….9
a) Les défauts formés pendant le retrait………………………………………………...9
b) Défauts dus aux gaz…….......………………………………………............……………....9
c) Défauts d’élaboration.....……………………….................………………….…..9
II. Moulage avec Moule non permanent………..............................................................…10
1) Moulage au Sable………………………………………………………………………………………….……10
a) Définition……………………………………………………………………………………………….10
b) Principe……………..............................................……………………………....10
c) Exigences du sable utilisée……............................................................……..10
d) Utilisation de moulage en sable..................................................................10
III. Moulage avec moule permanent…………………………………………………………………………....11
1) Généralités……….......………………………………..……………………………………………..12
a) Définition…………………………………………………………………….............……..12
b) Méthodes ou Procédés en moule permanent.........................................12
2) Moulage par gravité................................................................................................. 12
a) Définition …………………..................................……………………………..…….12
b) Principe………………........................……………………………………………........12
3) Moulage à Haute Pression ………………………………………………………….………………..12
a) Définition …………………………………………….......................................…….12
4) Moulage à Basse pression…………………………………………………………………………..14
a) Définition….......................................................................................…14
b) Capacité du procédés …………….............................................................14
Partie 2 Cahier des charges et Analyse Fonctionnelle
I. Cahier des charges …………………..............................................................………..16
1) Moulage en sable …………………………………………………………………..………………………….17
a) Pièce a mouler..………………………………………………..…………….……………..17
b) Différentes vues de la pièce ……............……………………...................………17
c) Tableau des paramètres .......................…………………................……………18
2) Moulage en coquille par gravité …………………………………………………………………....18
a) Pièce a mouler…………………………………………......................……………….…18
b) Différentes vues de la pièce ……………………......................……………………18
c) Tableau des paramètres ……………………………………………………………………19
3) Moulage à Haut pression ..……………………………….…………………………………………..19
a) Pièce a mouler ………………………………………………………………………………...19
b) Différentes vues de la pièce……………….....................……………..…………...20

3
c) Tableau des paramètres .........................................………………………….…..20
4) Moulage a Basse pression ………………….................……………………………………...21
Pièce a mouler ........................……….................................................……….…...21
Différentes vues de la pièce.....................................................................................21
Tableau des parametres………………………………....................................................…….22
II. ANALYSE FONCTIONNELLE ……………...........………………………………….…………….22
1) Bête à cornes …….......................………………………………………………………………….22
2) Diagramme pieuvre ......................……………………………………………………………….23
3) Diagramme SADT …………………………………………………………………………..………………….23
Partie 3 : Simulation Des Procédés de moulage Pour les pièces étudiées
I. Partie simulation de la pièce 1.....………………………………………………………………25
1) Simulation du remplissage de la pièce 1……………………......…………………………..25
2) Simulation de la solidification de la pièce 1…………………………………………....…..26
3) Les courbes du remplissage et de la solidification de la pièce.............................27
a) Courbe de remplissage par rapport au temps.............….............……….28
b) Courbe de la solidification par rapport au temps……………………......….....28
II. Partie Simulation de la pièce 2………………………………………………….…………....29
1) Simulation du remplissage de la pièce 2…………………………………… ………………..29
2) Simulation de la solidification de la pièce 2..………………………………………………..30
3) Les courbes de Remplissage et de Solidification de la pièce……………….…..30
a) Courbe de Remplissage par Rapport au Temps…….…....................30
b) Courbe de Solidification par Rapport au Temps…….....................…31
III. Partie Simulation de la pièce 3 ..................................................................31
1) Simulation du remplissage de la pièce 3…………………………………………………………….33
2) Simulation de la solidification de la pièce………………………....………………………….33
3) Les courbes du remplissage et de la solidification de la pièce...............................34
a) Courbe de remplissage par rapport au temps………………...............…..34
b) Courbe de la solidification par rapport au temps..................................34
IV. Partie Simulation de la Jante......................................................................35
1) Simulation du remplissage de la pièce………………………………………………………………..35
2) Simulation de la solidification de la pièce………………………………...…………………..36
3) Les courbes de Remplissage et de solidification de la pièce………………….....37
a) Courbe de Remplissage par Rapport au Temps………….........…….37
b) Courbe de Solidification par Rapport au Tem.…….......................37
Partie 4 Conclusion Générale…………………………………………………………......………...38
Annexes………………………………………………………………………………………………………………….40
Webographie et Bibliographie……………………………..……………………………………………..…75

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Liste des figures
FIGURE 1 : moule en coquille
FIGURE 2 : moule en sable
FIGURE 3 : Description du défaut
FIGURE4 : Schéma du moulage en sable.
FIGURE 5 : éléments d’une machine à chambre chaude
FIGURE 6 : éléments d’une machine à chambre froide.
FIGURE 7 : Machine du moulage a basse Pression
FIGURE 8 : Pièce 1
FIGURE 9 : vue de la pièce 1
FIGURE 10 : Pièce 2
FIGURE11 : vue de la pièce 2
FIGURE 12 : pièce 3
FIGURE 13 : Vues de la pièce 3
FIGURE 14 : Jante d’une voiture
FIGURE 15 : Vues de la Jante
FIGURE16 : les fonctions principales et secondaires du moulage
FIGURE 17 : Diagramme S.A.D.T pour le Moulage
FIGURE18 : Images descriptifs du remplissage de la pièce 1.
FIGURE19 : Images descriptifs de la solidification de la pièce 1.
FIGURE20 : images Descriptives du remplissage de la pièce 2.
FIGURE21 : images descriptives de la solidification de la pièce 2.
FIGURE 22 : images descriptives du remplissage de la pièce 3.
FIGURE 23 : Images descriptives de la solidification de la pièce 3
FIGURE 24 : Images descriptives du remplissage de la Jante
FIGURE 25 : Images descriptives de la solidification de la Jante.

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LISTE DES TABLEAUX
TABLEAU 1 : Propriétés des sables de base disponibles.
TABLEAU 2 : Données utilisées pour pièce 1
TABLEAU 5 : Données utilisées pour une Jante

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Introduction générale
Grace aux connaissances qu’on a acquis lors de nos études et lors de notre recherche
approfondie sur le sujet, qu’on est en mesure d’entamer ce sujet qui représente un
élément important dans notre 2ème
année au sein de l’EST de Casablanca et nous donne
une idée sur la démarche appliquée afin d’obtenir une pièce voulue à l’aide du moulage.
Le travail demandé consiste à analyser et simuler des différents procédés de moulage
en utilisant le logiciel de simulation « PROCAST SIMULATION »
Dans une première partie on présentera des généralités sur le moulage, accompagnée
par une analyse fonctionnelle afin d’enrichir notre sujet et de présenter une idée
complète et homogène du procédé, puis on fera une étude sur chaque procédé suivi par
sa simulation et son analyse, finalement une conclusion générale.
Dans ce projet, on a consacré les annexes pour bien détaillé toutes les étapes de la
simulation numérique pour chaque pièce étudiée.

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PARTIE 1 :
Généralité sur le moulage

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I. Généralités:
1) Vocabulaire Technique utilise dans le projet :
a) Le moulage est l’un des procédés de formage des métaux, il consiste à faire
couler une matière dans un moule creux afin d’obtenir un objet après
solidification.
b) Le moule est l’ensemble des éléments délimitant l’empreinte et recevant le
métal liquide.
On distingue deux types de moule le moule permanent et non permanent. Pour
chaque moule on a différentes méthodes de moulage (moulage en sable/moule non
permanent), (moulage par gravité/moule permanent).
Figure 1 : moule en coquille Figure 2 : moule en sable
c) Plan de joint séparation entre les châssis (2 ou plusieurs)
d) Noyau Permet d’obtenir les formes intérieurs ou extérieurs de la forme brute
e) Décochage Opération qui consiste à libérer la pièce du moule lorsque le métal
est solidifié (cause la destruction du moule ex : moulage en sable)

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2) Choix du procédé de moulage :
Afin de récupérer le produit aux meilleures caractéristiques, on doit choisir la méthode
de moulage convenable. Ce n’est pas aléatoire et influences par plusieurs facteurs. Ces
facteurs sont : la quantité et le coût des pièces à produire, le risque de déformation et
des tolérances dimensionnelles, le type de matière et la nature des charges et des
renforts, les dimensions des pièces, les difficultés de moulage et les opérations de
finition.
3) LES DEFAUTS LES PLUS COURANTS DANS LE MOULAGE :
Comme touts les processus de fabrication, le moulage est vulnérable aux différents
défauts indésirables dans la pièce moulée. Par exemple :
a) Les défauts formés pendant le retrait
i. Les retassures : Des cavités ouvertes ou fermées que le métal n’a pas pus
remplir avant la solidification complète.
ii. Les criques : Il s'agit d'une déchirure à chaud qui se produit au cours de la
solidification en présence de contraintes mécaniques
iii. Les tapures : c’est une ou plusieurs déchirures qui apparaissent au cours du
refroidissement du corps moulé.
b) Les défauts dus aux gaz
i. Les soufflures : Sont des trous généralement sous la forme de vides
s’apparaissent comme un résultat du gaz piégé dans le moule.
c) Les défauts d'élaboration
i. Défaut de joint : c’est le défaut lié au plan de joint, causé par la mauvaise
mise en position des deux demi-moules l’un par rapport à l’autre.
Figure 3 : Description du défaut

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II. Moulage avec Moule non permanent
1) Moulage au Sable:
a) Définition :
Ce procédé consiste à couler le métal dans l’empreinte d’un moule en sable réalisée
d’après un modèle ayant la forme de la pièce à obtenir.
b) Principe:
D’après la pièce à réaliser on fabrique un modèle (de bois / métal), et en le fixe sur
une plaque (on ajoute un noyau s’il est nécessaire), on positionne le châssis qui va être
rempli par le sable (Le sable doit être réparti correctement). On monte le châssis et on
enlevé le modèle , on réalise manuellement le trou de coulée et on assemble les deux
châssis ( supérieur-inférieur ) on coule le métal jusque le temps de refroidissement
passe et on termine avec le décochage et la récupération de la pièce finale.
Figure 4 : Schéma du moulage en sable
c) Exigences du sable utilisée :
Le sable de fonderie doit satisfait quelques exigences , pour avoir un bon moulage .
ces exigences sont la conservation de la forme réaliser dans le moule jusqu’à la
solidification complété du métal pour ne pas avoir des défauts de retrait, le sable doit
aussi présenter une température de fusion supérieur à la température de coulée
( phénomène de réfractarité) , ainsi il doit être perméable c’est-à-dire de permet

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l’évacuation du gaz piégé dans l’empreinte ou générés lors de la coulée. Il faut
trouvée une facilité lors de décochage afin de pouvoir facilement séparer la pièce
finale du moule.
La satisfaction de ces exigences nécessite la préparation du sable avec :
1. Un liant c’est un produit sert a agglomérer les grains entre eux pour fixer le
sable dans le moule
2. Un sable de base qui constitue la masse principale on résume ces différents
types et propriétés au tableau si dessous
Propriétés des sables de base disponibles
Propriété Silice Chromite
(1)
Olivine
(1)
Zircon Chamottes
et mellites
(2)
Disponibilité............................................ Très
abondante
Limitée Limitée Limitée Limitée
Coût ......................................................... Très bon
marché
Élevé Moyen Élevé Moyen à très
élevé
Masse volumique absolue.........(g/cm3
) 2,65 4,3 à 4,5 3,2 à 3,6 4,4 à 4,7 2,5 à 2,7
Température de fusion ....................(°C) 1 730 1 760 à 1
980
1 540 à 1
760
2 000 à 2
200
1 300 à 1 800
Stabilité ................................................... Bonne Bonne Bonne Excellente Moyenne à
bonne
Dilatation linéique à 1 000 °C. (en 10–3
) 16 4 8 3 5
Conductivité thermique ......................... Faible Très
élevée
Moyenne Très
élevée
Faible
Mouillage par le métal liquide .............. Aisé Difficile Possible Difficile Difficile
Acidité-basicité ....................................... Acide Neutre-
basique
Basique Acide-
neutre
Neutre
Masse volumique en vrac..........(g/cm3
) 1,55 à 1,60 2,7 1,9 2,8 1,45 à 1,55
(1) Produit manufacturé.
(2) Produit manufacturé ou synthétisé.
Tableau 1: Propriétés des sables de base disponibles.
d) Utilisation de moulage en sable
Le Moulage en sable est utiliser principalement pour la production des pièces en grandes
dimensions et en formes complexes.

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III. Moulage avec moule permanent
1) Généralités
a) Définition
Moule permanent appeler aussi en coquilles est réalisé en métal (acier ou fonte),
c’est un moulage réutilisable constitué dans la majorité des cas de deux coquilles
métalliques en alliage ferreux. Les pièces réalisées sont toujours en matériaux et
alliages à bas point de fusion.
i. Pour la fabrication des coquilles en utilise la fonte grise, l’acier au carbon
de type (1020-1045) et l’acier à outil de type H13
ii. Les métaux employés dans le moulage en coquille sont principalement
l’aluminium et ses alliages (Al Si12 CuNiMg)
b) Méthodes ou Procédés en moule permanent
Il existe plusieurs techniques de réalisation qui dépendent essentiellement du nombre
de pièces à réaliser, du matériau moulé et de la précision à obtenir. On s’interesse au e
moulage par gravité, sous pression (à haute pression) et à basse pression.
2) Moulage par gravité
a) Définition
C’est un procédé qui assure un moulage en introduisant le métal fondu directement
par le canal de coulée sous la seule action de la pesanteur. Ce type de moulage
convient pour une production élevée et pour des petites pièces (même si la forme est
complexe).
b) Principe
Avant de commencer le processus on doit préparer le moule, on chauffe le moule et
on effectue l’opération du poteyage qui un utilise un produit qui sert à protéger le
moule et à faciliter l’éjection de la pièce. A l’aide des goujons d’assemblage on
ferme le moule composé de (2 coquilles ou plus), et on coule le métal. Après le
refroidissement et la solidification de la pièce le moule s’ouvre, la pièce est
démoulée et éjecter par un système d’éjection.
3) Moulage à Haute Pression
a) Définition
Le processus consiste à fabriquer des produits a l’aide d’un moyen intermédiaire qui
exerce des pressions très élevé (de 80 à 100 MPa) sur le métal fondu. Ce procédé
utilise 2 différents types de machine.
i. Machine à chambre chaude : Constituée d’une chambre immergée dans le
métal fusion, cette chambre est située dans un four. L’injection se fait à
l’aide d’un piston d’injection.

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FIGURE 5 : éléments d’une machine à chambre chaude.
ii. Machine à chambre froide : constituée d’un cylindre dans lequel coulisse
un piston. Le four n’est pas intégré (le métal est déversé après chaque
injection).
FIGURE 6 : éléments d’une machine à chambre froide.

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1) Moulage à Basse pression
a) Définition
Consiste à injecter verticalement (De bas en Haut) le métal liquide sous l’effet d’une
faible pression, qui va appliquer une force qui permet au métal de remonter dans le
tube et à remplir l’empreinte.
b) Capacité du procédés
La méthode de moulage a basse pression permet de diminuer la quantité d’impuretés
dans la structure de moulage et d’avoir un remplissage homogène, ainsi que le cout de
ce procédé est faible par rapport au moulage à haute pression.
FIGURE 7 : Machine du moulage a basse Pression

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PARTIE 2 :
Cahier des charges et
Analyse Fonctionnelle

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I. Cahier des charges:
Notre Projet consiste à analyser différents types du moulage tous en exploitant
les fonctionnalités du Logiciel PROCAST.
Le logiciel (Procast) est une solution de simulation de fonderie, très pratique et
précise. L’exploitation de ce logiciel va nous permettre de comprendre et de corriger
les défauts, qui peuvent apparaitre pendant le procédé du moulage.
Les simulations présenter par Procast est un moyen très efficace pour l’analyse du
choix des paramètres des procédés, sans prendre le risque de perdre de la matière
première, du temps et de l’argent.
De plus que le logiciel résoudre tous les problèmes dans la fonderie, il donne aussi la
possibilité d’augmenter les performances et on peut suivre l’évolution de la
conception de notre pièce.
Dans le cadre de notre objectif on doit choisir une pièce pour chaque méthode de
moulage. Les pièces choisit sont réaliser en des cotes standards, alors les paramètres
saisis pour effectuer les simulations sont basée seulement sur les connaissances et les
bases traiter dans la première partie (Généralités).
Les paramètres et comment les régler pour chaque pièce, est bien détaillé dans les
annexes. Dans cette partie on va présenter seulement les pièces, les différentes vues et
les paramètres a saisi résumer dans un tableau.
La vérification des paramètres va être faite d’après les simulations et les résultats
obtenues. On présente maintenant les pièces simuler :
i. Pour le moulage en sable, en coquille par gravité et à Haute pression les
pièces utilisées sont des pièces aléatoires
ii. Pour le moulage à Basse pression on la pièce à mouler est une jante d’un
véhicule.

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1) Moulage en sable
a) Pièce a mouler
FIGURE 8 : Pièce 1
b) Différentes vues de la pièce
Les vues (isométrique, dessous, de face, droite, dessus) au-dessous sont réalisé à l’aide
de logiciel Catia V5.

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c) Tableau des paramètres :
TABLEAU 2 : valeurs utilisées pour pièce 1
2) Moulage encoquille par gravité
a) Pièce a mouler
Figure10: Pièce 2
Les vues de cette pièce sont réalisées en utilisant le logiciel SOLIDWORKS, elles
sont présentées au même ordre que les vues réaliser à CATIA.
L’ordre est le suivant :
i. On Haut à droite la vue isométrique (Pièce) et à gauche la vue de dessous.
ii. Au milieu dans le centre c’est la vue de face et à gauche c’est la vue à droite.
iii. En Bas c’est la vue de dessus
Caractéristiques Matériau coulé Moule
Type Alliage Moule virtuel
Matériel EN AC-42100 AlSi7Mg0,3 Sable de silice
Température initial 700°C 25°C
Vitesse d'écoulement V= (0,0,-1) m/s ///
Débit massique 0,8 Kg/Sec ///

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c) Tableau des paramètres :
Type Alliage Moule virtuel
Matériel EN AC-43400 AlSi10Mg (Fe) Medium-Carbon AlSl 1026
Vitesse d'écoulement V= (0,-1,0) m/s ///
Débit massique 3,47 Kg/Sec ///
Tableau 3 : Données utilisées pour la pièce 2
3) Moulage à Haut pression
a) Pièce a mouler
FIGURE 12: pièce 3

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FIGURE 13 : Vues de la pièce 3
c) Tableau des paramétres
Type Alliage Moule permanent
Matériel EN AC-48000 AlSi12CuNiMg Acier H13
Vitesse d'écoulement V= (0,0,-7) m/s ///
Conditions aux limites(chaleur) /// Refroidissement par air T=20°C
TABLEAU 4 : Données utilisées pour la pièce 3

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4) Moulage a Basse pression
a) Pièce a mouler
FIGURE 14 : Jante d’une voiture.
FIGURE 15 : Vues de la Jante

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c) Tableau des paramètres
Caractéristiques Matériau coulé
Type Alliage
Matériel EN AC-42100 AlSi7Mg0,3
Température initial 700°C
Débit massique 1,2 Kg/Sec
TABLEAU 4 : Données utilisées pour une Jante
Les annexes convient à chaque pièce :
i. Annexes 1 : Pièce 1 = De l’image numéro 1 Jusqu’à l’image 26 [Page 40 -48]
ii. Annexe 2 : Pièce 2 = De 27 à 47 [Page 49-56]
iii. Annexes 3 : Pièce 3 = De 48 à 75 [Page 57-67]
iv. Annexes 4 : Jante = De 76 à 92 [Page 68-74]
II. ANALYSE FONCTIONNELLE:
1)Bête à cornes : afin de réaliser notre bête à cornes, on doit se poser les questions
suivantes :
• A qui rend-il le service ?
• Sur quoi agit-il ?
• Dans quel but ?
REMARQUE :
Certaines pièces réalisées en moulage peuvent être obtenus par usinage, mais
ils prennent beaucoup de temps ou ils coutent beaucoup plus que le moulage.
Matériau
Liquide
Technicien
MOULAGE
Obtenir des pièces de formes complexes sans recourt à l’usinage

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2) Diagramme pieuvre:
Figure 16 : les fonctions principales et secondaires du moulage
FP1 Permettre à la pièce d’être mouler avec le matériau choisie
FC1 Réussir la Mise en Forme du Matériau
FC2 Connaitre les Procèdes du moulage
FC3 Assurer la bonne régulation de tous les grandeurs physiques et chimiques.
FC4 Respecter les contraintes d’environnement
FC5 Réduire le cout au minimum
FC6 Respecter les normes du fonctionnement et de sécurité
FC7 Évacuer l’air
3) Diagramme SADT
Figure 17 : Diagramme S.A.D.T pour le Moulage
Moulage
Matériau
Eventatio
n
Piece moulée
Cout Environnement
Norme Régulatio
n
Opérateur
FC
FC
Obtention des pièces
Énergie Électrique
Et Mécanique
Moulage
Matériau solidifié
Matériau liquide
Commande
Manuelle ou
automatique
Opérateur

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Partie 3 : Simulation Des
Procédés de moulage Pour
les pièces étudiées

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I- Partie simulation de la pièce 1 :
À l’aide du logiciel « PROCAST SIMULATION » on va essayer de simuler
différents procédés de moulage commençant par le moulage en sable, pour cela on va
réaliser notre pièce 1 à l’aide de Catia, elle est de forme suivante :
Après l’introduction de notre pièce dans PROCAST, on procède au réglage de
différents paramètres dans notre logiciel (taille du moule, température du fluide
introduit dans le moule et celle du moule, vitesse d’introduction du fluide, sens
d’introduction du fluide, matière du moule et du fluide etc…) ces paramètres dépendent
de plusieurs facteurs (type de moulage, dimensions…) qu’on a cité auparavant.
On se focalisera sur la simulation de la coulée et du changement de la température
par rapport au temps et sur la simulation du processus de la solidification de la pièce, et
quelques courbes descriptifs.
Puis on va préciser pour chacune des simulations une observation générale des
courbes pour donner une valeur ajoutée à notre travail.
1) Simulation du remplissage de la pièce 1 :
Cette simulation est intéressante pour un technicien de moulage, car en simulant la
pièce dans ce logiciel, on économise beaucoup de temps et surtout d’argent, puisqu’elle
nous garantit une donnée importante, si la pièce se remplie entièrement ou non. Pour
cette pièce on procèdera par moulage en sable.
Voici dans la figure suivante des différents photos descriptifs de ce remplissage
(toutes les étapes de réalisation de cette pièce au logiciel sont bien détaillées dans
l’annexe 1).

26
FIGURE18 : Images descriptifs du remplissage de la pièce 1.
2) Simulation de la solidification de la pièce 1 :
La simulation de la solidification des pièces dans ce logiciel est aussi bénéfique
pour le technicien, puisqu’elle décrit tout le procédé au fur et au mesure que la pièce se
solidifie et nous mène même vers des défauts qu’on peut commettre si on moule la
pièce par les conditions données, c’est pour cela que le mouleur travail par moyen de
ces logiciels de simulation jusqu’à aboutir au résultat optimal voulue. La simulation est
décris dans les images suivantes :

27
FIGURE 19 : Images descriptifs de la solidification de la pièce 1.
3) Les courbes du remplissage et de la solidification de la pièce :
Les courbes qui suivent nous permettent de savoir deux données très importantes qui
sont : la durée de remplissage et du refroidissement. En changeant quelques

28
paramètres on peut réduire ces durées, réduire ces derniers sont emboutissent à une
production plus rapide ce qui engendre un profit plus important.
a) Courbe de remplissage par rapport au temps :
Présentons d’abord la courbe puis procédons à son observation :
Observation de la courbe :
- Le remplissage de la pièce a été effectué à 100% dans une durée de 0,25 s
approximative.
b) Courbe de la solidification par rapport au temps :
De la même façon que la partie précédente, présentons d’abord la courbe :
✓ Observation de la courbe:
- La pièce a pris 160 s (3 minutes) pour se solidifier à 100%.

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II-Partie Simulation de la pièce 2 :
La pièce 2 sera moulée en coquille par gravité, tous ce qui était dit à la partie
précédente est valable pour tous les procédés de moulage, car un moulage sans
simulation et sans une étude préalable peut nous couter chère, surtout dans le cas d’une
production à grande série de pièces.
A l’aide des données précédents on lance la simulation afin d’obtenir les résultats
de notre moulage, et de vérifier l’adéquation entre la pièce souhaitée et les moyens
utilisés. (Toutes les étapes de réalisation de cette pièce dans notre logiciel sont détaillées
dans l’annexe 2).
Les photos suivantes nous décrirons le remplissage de notre pièce :
Figure 20 : images Descriptives du remplissage de la pièce 2.

30
2) Simulation de la solidification de la pièce 2 :
Passons ensuite à la simulation de la solidification de cette pièce :
Figure 21 : images descriptives de la solidification de la pièce 2.
Après le lancement de simulation on obtient des courbes qui décrivent le processus de
la coulée et de solidification par rapport au temps.
a) Courbe du Remplissage de la pièce :

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La courbe qui suit nous donne avec précision le temps que la pièce a pris pour bien se
remplir, cette courbe est suivie de son observation.
Observation sur la courbe obtenue :
-Le remplissage de la pièce atteint une valeur de pourcentage 98% cela fait
approximativement 0.28 s
b) Courbe de la solidification de la pièce :
La courbe suivante nous précisera le temps que la pièce a pris pour se solidifier
complétement, et comme toujours, on précisera notre observation suivant la courbe.
Observation sur la courbe obtenue :
-La solidification Total de la pièce besoins d’une durée de 54 s.
III- Partie Simulation de la pièce 3 :
A l’aide d’une vidéo descriptive, on a pu réaliser notre moulage sous pression. Le
moulage de la pièce 3 sera à haute pression, Afin d’aboutir à notre simulation, on saisit

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les données présentées dans le tableau des caractéristiques qui se trouve au cahier des
charges. Puis, on effectue toutes les opérations au logiciel (Toutes les étapes de
réalisation de cette pièce par moulage à haute pression dans ProCast sont
détaillées à l’annexe 3), puis on donne l’ordre au logiciel de les exécutés. Passons
désormais aux simulations :
Présentons maintenant quelques images descriptives de ce processus de remplissage :
FIGURE22 : images descriptives du remplissage de la pièce 3.

33
2) Simulation de la solidification de la pièce :
Les images suivantes nous décrirons en gros le processus de solidification de notre
pièce :
FIGURE23 : Images descriptives de la solidification de la pièce 3.

34
Ce logiciel nous permet d’obtenir différents types des courbes, Ce qui nous intéressent
dans ce projet c’est la courbe du remplissage de la pièce et celle de sa solidification,
les deux par rapport au temps. Donc présentons tout de suite ces courbes :
La courbe suivante nous donne une idée sur la durée pris par le matériau liquide afin
de remplir toute l’empreinte.
- Le remplissage de la pièce a été effectué à 100% dans une durée de 0,25 s
approximative.
Cette courbe nous informe sur la durée exacte que le matériau a prise pour se
solidifier, afin d’aboutir à une pièce conforme aux spécifications cherchées.
• Observation de la courbe:
- La pièce a pris 16,5 s pour se solidifier à 100%

35
IV- Partie Simulation de la Jante :
Afin de simuler et d’aboutir à un bon résultat, il faut avoir une bonne connaissance au
niveau du procédé qu’on veut effectuer. Cette pièce suivante sera la dernière dans
notre projet, elle sera obtenue par moyen d’un moulage à basse pression. (Toutes les
étapes de cette simulation seront bien détaillées au niveau de l’annexe 4).
1) Simulation du remplissage de la Jante :
Les images suivantes sont une série chronologique des images abrutissantes à un
remplissage complet de la pièce :
FIGURE 24 : Images descriptives du remplissage de la Jante

36
2) Simulation de la solidification de la Jante :
De la même façon que les pièces précédentes, passons à la simulation de la
solidification de la pièce :
FIGURE 25 : Images descriptives de la solidification de la Jante.
Le Calcul de ces courbes débute directement à l’ordre du technicien pour que le
logiciel effectue la simulation, Ce calcul se fait au fur et au mesure que le logiciel
valide les paramètres donnés.

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La courbe suivante nous donne le temps que la pièce a pris pour se remplir :
- Le remplissage de la pièce a été effectué à 100% dans une durée de 2 s
approximative.
Présentons maintenons celle de la solidification :
- La pièce a pris 480 (8 min) s pour se solidifier à 100%

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PARTIE 4 :
Conclusion Générale
Le projet de fin d’études est une occasion exceptionnelle ou
l’étudiant applique une bonne portion de ces acquis au cours de
ces années d’études, en addition des informations et recherches
qu’il effectue au cours du travail sur son projet. Notre sujet était
très intéressant pour nous, puisqu’il nous invite à réaliser
différents procédés de moulage, et de les simuler au logiciel, ce
qui requis une bonne connaissance sur tous ces procédés du
moulage.
Comme tout autre projet PFE nous avons rencontrés beaucoup
d’obstacles, surtout en ce qui concerne le logiciel. Ce n’est pas
facile de simuler un procédé dans un logiciel qu’on ne connait
même pas son fonctionnement. Le manque horrible d’une
formation ou des vidéos explicatif sur ce logiciel nous a
découragé davantage. Mais, heureusement pour nous après des
recherches extensives, on a pu réaliser nos simulations.
Le logiciel ProCast avec tous ces fonctionnalités, nous a
permis dans ce rapport de simuler les différents procèdes du
moulage, et de récupérer des différentes informations sur chaque
pièce qu’on a moulée. De plus, ce logiciel nous a permis de

39
comprendre la distribution des contraintes et déformations, la
microstructure et les propriétés mécaniques, le rétrécissement et
la porosité au gaz ainsi que les défauts de soufflage du noyau.
L'utilisation efficace de l'analyse informatique du processus
du remplissage, a contribué à élargir les connaissances de
l'ensemble de la fonderie, et le rôle de ces outils continue de
croître dans la conception du composant, et à l'optimisation du
processus tout en produisant une pièce fonctionnelle sous le
cahier de charge prévue.

40
ANNEXES
ANNEXES :
NB : chaque étape sera suivie d’un commentaire afin de mieux expliquer la
démarche
La simulation de la pièce faite au moulage en Sable se fait comme su dessous :
Apres l’insertion de notre pièce dans le logiciel on clique sur « surface mesh »
On clique sur la + en vert puis on sélectionne les parties principales de la pièce qu’on veut
mouler

41
On change la méthode en « pave » puis on clique sur « mesh all surfaces »
On procède à « check surface mesh » puis on clique sur « check » dans notre cas on n’a pas
de défauts. Donc on passe. Sinon on clique sur « auto correct ».

42
Afin de contrôler la qualité de notre élément, on clique sur « Element quality » puis sur check.
On a 0% de violations donc c’est bien.
Dans l’option « applications » on clique sur « cast » la première chose qu’on doit préciser
c’est l’axe et le sens de la coulée.

43
On ajoute notre moule virtuel dans l’option « Virtual Mold » puis on clique sur l’option «
define box » puis « reset » afin que le moule soit aux bordures de la pièce.
À l’aide des points apparaissant dans l’écran on modifie les dimensions du moule tout en
laissant le passage pour la coulée en canal supérieur.

44
On clique sur « compute Mold » puis « Apply ».

45
Dans « volume manager » on fait la saisie des données représenter ci-dessus.
Dans « INTERFACE HTC MANAGER » on met la condition « h=1000 ».

46
Dans « process condition manager » On ajoute « Velocity » et « inlet » pour la vélocité on
choisit « Element face » puis on clique sur la zone d’entrée de la coulée qui apparait sur la
photo ci-dessus.
On choisit « V= (0,0,-1) » (l’axe -z).

47
De la même façon avec l’étape précédant on sélectionne la même région, puis on saisit les
données représenter dans la photo ci-dessus pour « boundary conditions » (conditions aux
limites).
On passe au paramétrage de la simulation,

48
On choisit notre type de moulage puis on clique sur « start simulation ».
Finalement on clique sur « Run ».

49
La simulation de la pièce faite en moulage par gravitée en coquille se fait comme su
dessous :
• On lance le programme
• Applications: Visual Mesh
• Nouveau dossier: ouvrir la pièce
• 2D Mesh: surface Mesh
Appuyant sur (+ : ajouter de nouveaux groupes d’arêtes) on sélectionne La partie
rectangulaire de la pièce
• Mesh all surfaces
• Close
• 2D Mesh
• Check surface Mesh

50
On lance une vérification du maillage de surface (check) : on a des problèmes représenter en
rouge
Auto correct (correction automatique) résoudre les problèmes
• Dans la barre du cast :
On appuie sur [create volume mesh] puis sur [check solid mesh]

51
• Check
On a 0% de violations donc c’est bien
• Close
• Applications
• Cast (visual cast)

52
On détermine l’axe et le sens de coulée (gravity-vector), pour cette pièce l’axe de la coulée
c’est Y en sens contraire alors [-Y]
• Cast
• Virtual Mold
Appuyer sur Define Box (crée le moule) le rectangle rouge représente les bordures du moule
on doit sélectionner RESET puis qu’il soit combiné avec la pièce puis en décale les bordures
du moule en gardant la face en haut non décalée
• Compute Mold
• Apply

53
En appuyant sur VOLUME MANAGER en saisi les donnes du tableau 3 (voir liste des tableaux)
Pour ajouter une autre condition (condition d’interface) on suit :
• Interface HTC manger
• Interface condition: h=1000
• Cast

54
On sélectionne (process condition manger) pour ajouter la vélocité (VELOCITY) et la zone du
début de coulée (INLET)
• Condition: v= (0, -1,0) m/s

55
Pour ajouter la condition INLET : en Database on change du PUBLIC à USER et on clique sur le
crayon à droite de la fenêtre ce qui nous permet de crée les conditions désirées
• Débit massique (mass flow rate) = 3.4700e
+00
• Température = 800°
On appuie sur APPLY
• CAST
• Simulation parameters
Changement du paramètres (pre-definded parameters) : Gravity Finling
• Cast

56
• Data checks
On lance une vérification finale avant de lancer la simulation
• Cast
• Start simulation
Dans la fenêtre du lancement de simulation en garde tous les paramètres et on lance notre
simulation en appuyant sur RUN

57
La simulation de la pièce faite en moulage à Haut Pression se fait comme su dessous :
Apres l’introduction de la pièce dans le logiciel, on commence par « surface mesh » et avec le
+ en ajoute les zones apparaissantes dans la photo ci-dessus.
On passe à « check surface mesh » puis on clique sur « check » si la pièce est bonne on passe
sinon on clique sur « auto correct ».

58
Dans « applications » on change vers « cast » puis on règle l’axe de l’introduction de la
matière.
On ajoute notre moule virtuel dans la photo ci-dessus.

59
On clique sur « define box » puis « reset ».
On modifie les dimensions du moule selon notre choix.

60
En cliquant sur « compute Mold » on obtient le résultat dans la photo au-dessus.
Sur « volume manager » on introduit les matériaux de moule et de la pièce voulue et les
températures.

61
On clique sur « interface HTC manager » puis dans la condition de l’interface on ajoute
h=1000.

62
On ajoute les 3 conditions, pour « heat » on clique sur « entity » puis le crayon apparaissant
dans l’écran puis on clique sur la zone visible de l’empreinte et on confirme, dans « boundary
conditions » on choisit « Air cooling ».

63
Pour température, on procède de la même façon précédente et on choisit T=700°C.
Pour « Velocity » on clique sur la liste et on sélectionne la donnée présenter dans la photo
précédente.

64
Pour les conditions aux limites, on choisit « user » dans « database » et on fait le = puis on
ajoute des conditions comme présentes au-dessus.
On applique.

65
On passe à « simulation paramètres » puis on choisit « HPDC filling ».

66
On travaillera avec les valeurs présentées dans la page précédente (on a modifié quelques
valeurs).

67
Finalement, on lance notre simulation.

68
La simulation de la pièce faite en moulage à basse Pression se fait comme su dessous :
• On lance le programme
• Applications: Visual Mesh
• Nouveau dossier: ouvrir la pièce
• 2D Mesh: surface Mesh
Appuyant sur (+ : ajouter de nouveaux groupes d’arêtes) on sélectionne La partie derrière de
la pièce [représenter en une couleur Jaune]

69
• Mesh all surfaces
• Close
• 2D Mesh
• Check surface Mesh
On lance une vérification du maillage de surface (check) : on a des problèmes représenter en
rouge
Auto correct (correction automatique) résoudre les problèmes
• 3D Mesh

70
• Volume Mesh
Dans cette étape en sélectionne toute la Pièce pour vérifier tout le volume puis en fait la
mise-à-jour du volume sélectionner en appuyant sur la flèche verte
• Mesh
Pour terminer la création du volume en appuis sur APPLY afin de confirmer tous les étapes
anciennetes
• Close
• Applications
• Cast (visual cast)

71
On détermine l’axe et le sens de coulée (Gravity vector), pour cette pièce l’axe de la coulée
c’est Y en sens contraire alors [-Y]
L’étapes suivante c’est de saisir les Données du tableau 5 (voir Liste des Tableaux)
• Volume Manager

72
On saisi le type , le matériau choisi pour etre coulée et la température initial du matériau
coulé
• Process condition Manager
En saisi les paramètres du chauffage de tout le volume (la pièce Total)

73
En ajoute la zone du début de coulée (INLET) et pour les paramètres on sélection la fonction
(USER) et on appuie sur le caryon à droit pour ajouter de nouveau paramètre
• Débit massique (mass flow rate) = 1.200e
+00
• Température = 700°
On sauvegarde ces paramètres en appuyant sur SAVE
L’entourage doit aussi être déterminer on ajoute la fonction WALL
Les trois conditions pour le moulage de notre pièce dans un seul tableau
• Cast
• Start simulation

74
Dans la fenêtre du lancement de simulation en garde tous les paramètres et on lance notre
simulation en appuyant sur RUN
Remarque : Après le lancement du simulation une fenêtre de calcul s’apparaitre en
peut aussi suivre le calcul en appuyant sur MONITOR
N.B : Pour consulter la simulation il suffit de changer le type d’application du CAST à
VIEWER pour trouver toutes les simulations qui peut être enregistrer sous formes
d’images ou GIF ainsi que les courbes descriptifs du différentes résultats

75
Webographie et Bibliographie
- https://www.technologuepro.com/cours-moulage/12-moulage-en-sable.pdf
- https://www.3dprint.fr/petite-serie/moulage-sable/
- https://fr.wikipedia.org/wiki/Moulage
- Rapport moulage en sable (étudiants EST 2019)
- https://eduscol.education.fr/sti/si-ens-cachan/ressources_pedagogiques/le-
moulage-en-coquille-par-gravite-regles-de-trace#description
- https://ceal-aluquebec.com/moulage-en-moule-permanent-ou-en-coquille/
- http://sti2d-itec-lorgues.fr/Contenu/3-Prototypage/3-1-Procedes-de-
transformation-de-la-matiere/5-Le-moulage-des-
metaux/Moulage_metaux/principes/moulage-en-coquille.html
- https://metalblog.ctif.com/2020/02/03/le-co-design-dune-piece-de-fonderie/
- https://eduscol.education.fr/sti/sites/eduscol.education.fr.sti/files/ressources/pe
dagogiques/7744/7744-le-procede-de-moulage-en-coquille-par-gravite-
ensps_0.pdf

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