Cours sur fonderie principes , méthodes et toute autre information sur les avantages et les inconvénients

1. Fonderie
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Procédés de fabrication mécanique

2. C’est un des procédés de formage des métaux qui consiste à
couler un métal ou un alliage liquide dans un moule pour
reproduire, après refroidissement, une pièce donnée.
La fonderie comprend la fonderie des métaux ferreux, fonte , et
acier. Elle intègre également la fonderie des métaux non ferreux,
aluminium , cuivre, et zinc et leurs alliages.
Les techniques employées dépendent de l’alliage fondu, des
dimensions, des caractéristiques et des quantités de pièces à
produire.
Applications: automobile, sidérurgie, matériel de manutention,
équipement industriel, matériel électrique, aéronautique, etc.
Généralités
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3. Les avantages de la fonderie :
- Réalisation de pièces aux formes précises plus ou moins
complexes présentant des cavités importantes.
- Le poids unitaire des pièces peut varier de quelques grammes à
plusieurs dizaines de tonnes.
- Obtention rapide et économique de pièces dont les
caractéristiques mécaniques sont garanties.
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Généralités

4. Les inconvénients de la fonderie :
• Précision dimensionnelle / procédé.
• Défauts internes possibles.
• Grandes quantités d’énergies.
• Tailles des infrastructures.
• Sécurité.
• Adaptation des formes de la pièce.
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Généralités

5. Les alliages utilisés en fonderie :
- La qualité d’une pièce moulée dépendra du matériau et des
conditions de coulée. L’étude de l’alliage et du mode
opératoire précède toute manipulation. En effet, lors d’une
opération de fonderie, le fondeur ne peut intervenir que sur les
paramètres liés à la coulée (t° du métal, vitesse de
remplissage…), à la pièce (formes et dimensions) et au moule
(nature, qualité, température, mode d’alimentation et mode de
refroidissement…).
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Généralités

6. La production des pièces en fonderie est généralement classée en
- 80 % En fonte
- 14 % En acier
- 6 % En alliages non ferreux
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Généralités

7. On distingue principalement la fonderie effectuée avec des moules
dits non-permanents, ou "moules perdus", généralement en sable
(ou cire) et la fonderie avec des moules permanents en métal, qu'on
appelle aussi "coquilles".
Le moule permanent est fabriqué pour une grande productivité, il
concerne les aciers, les métaux légers et ses alliages
Le moule non permanant est artisanal, et fabriqué sur des
prototypes par entassement de sables (silico argileux) ou cire pour
une destruction et recyclage après la coulé.
Pour des faibles cadences le moule non permanant est
économiquement rentable par rapport au moule permanent
A- Procédé de moulage des métaux
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Généralités

8. Moulage non permanent
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9. Moulage non permanent
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10. Principe de base
Moulage non permanent
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11. Moulage non permanent
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12. Le moule :
C’est l’ensemble des éléments appropriés, délimitant
l’empreinte, et recevant le métal liquide qui après solidification
donnera la pièce.
Moulage non permanent
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13. Caractéristiques des alliages de fonderie :
La gamme des matériaux moulables est très étendue, les
principaux alliages utilisés sont les fontes, les aciers, les alliages
de cuivre, aluminium, zinc, magnésium, plomb, etc.
Qualités des alliages de fonderie :
• Coulabilité
• Absence de formation de criques (Fissurations à chaud
causées par le retrait du métal)
• Bonne répartition de la porosité due au retrait qui
accompagne la solidification
Moulage non permanent
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14. Le modelage :
Le modèle est l’appareil utilisé pour la réalisation économique de l’empreinte
dans le moule. Les principaux facteurs influant sur sa conception sont le
nombre de pièce à fabriquer, la précision demandée, les dimensions et formes
des pièces, la méthode de moulage et de noyautage choisie.
Conception des modèles :
Lors de leur réalisation, il convient de tenir compte d’un certain nombre de
facteurs :
Le retrait :
C’est un phénomène physique de contraction du métal (ou alliage) lors de sa
solidification (recristallisation).
Moulage non permanent
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15. Le retrait oblige le modeleur à prévoir sur le modèle des
dimensions supérieures à celles de la pièce, d’environ :
- 1,2 à 2,4% pour les aciers
- 1 à 1,5% pour les fontes
- 1,2 à 1,6% pour les alliages d’aluminium et cuivreux
Les surépaisseurs d’usinages :
Réserves de matière nécessaires à l’usinage, elles sont fonction
du nombre de passes effectuées et des copeaux minima (ébauche,
semi-finition, finition).
Moulage non permanent
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16. La dépouille
Inclinaison des parois verticales du modèle ou boîte à noyaux par
rapport au sens de démoulage, elle permet de faciliter l’extraction
du modèle en moulage sable ou de la pièce en moulage coquille.
Le sens du démoulage est défini par le plan de joint.
Moulage non permanent
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17. Les congés :
Arrondis de rayon variable qui permet d’éviter les tensions
internes et de faciliter le démoulage.
Les portées de noyau :
Parties rapportées au positif sur les modèles avec noyau pour
maintenir, soutenir et positionner ces derniers.
Les noyaux :
dans le cas d’une pièce comportant des cavités, pour obtenir ces
évidements il est nécessaire de réaliser des parties de moule
indépendantes dans des boîtes à noyaux.
Moulage non permanent
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18. Les masselottes
Ce sont des réserves de métal liquide, ménagées dans les
moules, destinées à céder du métal à la pièce pendant sa
solidification. Elles permettent, en outre, de localiser les
défauts internes à l’extérieur des pièces, les impuretés
remontant en surface. Pour le moulage en sable et en coquille.
Elles sont placées où la solidification se fait en dernier lieu.
Moulage non permanent
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19. Moulage non permanent
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20. Après fabrication des moules par CFAO , et
Automatisation des déplacement des demis moule,
coulé et système de réinjection après solidification
La préparation de la pièce nécessite la fabrication de
noyaux, tiroirs, système de masselottage
Après coulé du métal et refroidissement:
la pièce obtenue passe par l’usinage (Elimination des
évents, bavures, masselottes
Polissage (rectification, sablage, jet d’eau , etc..)
Traitement thermique si nécessaire pour chercher la
morphologie, et caractéristiques physiques et
mécanique demandées
Contrôle de qualité : CND, Résilience, traction,
micrographie ..
B- moulage en moule permanent
Fabrication en moule Permanent
Moulage en moule permanent
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21. -Fermeture du moule
- Coulée du métal en fusion
- Refroidissement: solidification de la matière
- Ouverture du moule
- Ejection de la grappe
- Poteyage
- Fermeture du moule
B- moulage en moule permanent
Dans l’industrie les cycles sont automatisés et chaque moule a sa cadence de
production
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Moulage en moule permanent

22. 22
Moulage en moule permanent

23. Avantages
• Bonne précision dimensionnelle.
• Bonne qualité géométrique
• Bon état de surface (Ra 1,6 mm)
Inconvénients
• Prix outillage élevé  série importante
• Masse et dimensions de la pièce limitées.
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Moulage en moule permanent

24. 24
Moulage en moule permanent

25. Principaux défauts
• Retassures
• Soufflures
• Criques
• Inclusions

26. Retassure
Ce défaut entraîne un manque de compacité de la pièce et se
caractérise par une cavité interne ou externe à paroi rugueuse.
La cause principale est le retrait à l’état liquide et la contraction de
solidification, le mécanisme de formation de ce défaut résultant de
la déficience d’alimentation en alliage liquide de la partie
concernée.
Principaux défauts

27. • Comme les retassures mineures, les soufflures sont comptées
comme des porosités. La seule différence morphologique est
qu’elles sont sphériques et lisses à l’intérieur.
• Les soufflures proviennent des gaz dissout dans le liquide, se
libérant en phase liquide à cause de la chute de sa solubilité
avec la température
Principaux défauts
Soufflures

28. Des particules piégées dans le métal solide.
Généralement non métalliques
Proviennent de l’extérieur sous formes (morceaux de réfractaires,
fragments de laitier, les couches d’oxydes)
Principaux défauts
Inclusions

29. • C’est un défaut d’origine mécanique à chaud.
• Les forces qui génèrent ce déchirement proviennent de la
contraction du métal à la solidification et au refroidissement.
• La température à laquelle le déchirement se produit se situe
dans l’intervalle de solidification, à des fractions solides
élevées (80 à 99%de solide).
Principaux défauts
Criques (déchirures)

30. • Le Mouleur est celui qui fabrique un moule en sable, à partir d'un modèle.
• Le Noyauteur est celui qui prépare les noyaux qui seront incorporés au
moule pour réaliser les parties en creux ou en contre-dépouille de la pièce.
• Le Modeleur est celui qui fabrique le modèle en bois ou en résine.
• Le Mouliste est celui qui fabrique un outillage permanent (moulage
coquille et moulage sous pression).
• Le Fondeur est celui qui s'occupe des fours de fusion, qui prépare le métal
avant la coulée ; et aussi, par extension, celui qui fournit des fonderies à ses
clients.
Terminologie
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31. • Le Décocheur est celui qui casse les moules pour sortir la pièce brute de
coulée.
• L'Ebarbeur est celui qui finit la pièce en la séparant de son système de
remplissage et d'alimentation et en meulant les bavures éventuelles.
• Le Grenailleur ou le Sableur est celui qui s'occupe de grenailler ou de
sabler les pièces (bombardement de particules solides tels que billes d'acier
ou corindon pour décaper le sable adhérent à la pièce brute de coulée).
• Noyauter consiste à réaliser les noyaux qui seront incorporés au moule.
Terminologie
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32. • Démouler, dans le cas du moulage sable, consiste à ôter le modèle du
moule.
• Remmouler (prononcer ren-mouler et non re-mouler), toujours au sable,
consiste à assembler avec précision, juste avant la coulée, toutes les parties
du moule qui ont été préparées séparément : dessous, dessus, chapes,
noyaux, bassins de coulée, etc.
• Décocher consiste à débarrasser la pièce coulée du sable qui l'entoure ou
qu'elle contient.
• Débourrer, consiste à extraire d'une pièce, après coulée et solidification, le
sable qui constituait les noyaux.
• Ejecter, consiste à sortir la pièce en moule permanent (gravité, basse
pression et sous pression) à l'aide d'éjecteurs métalliques reliés à une
batterie d'éjection
Terminologie
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33. Proposer un tracé de moulage de
la pièce ci-contre comprenant :
- le tracé du moule
- la position de la surface de joint
- le tracé des (éventuels) noyaux
- le système de coulée et les évents.
Application
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34. Application
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35. Application
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36. Application
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37. 37
Application