1.             Introduction

a)      Présentation de la fonderie

La fonderie est une technique de mise en forme des matériaux, utilisés pour obtenir des pièces mécaniques de formes complexes, de petites, grandes ou très grandes séries.

La fonderie consiste à remplir d’alliage liquide une empreinte qui donne, après refroidissement et solidification, la forme et les dimensions souhaitées.

            Il existe plusieurs procédés de moulage qui se décompose de deux grandes familles de procédés : le moulage permanent et le moulage non permanent.

En moulage permanent, on peut aussi bien utiliser un modèle permanent (plaque modèle, céramique, plâtre), qu’un modèle non permanent (cire perdue, gazéifiable, V-process), ou encore aucun modèle (moulage sans modèle).

Le moulage permanent quand à lui se décline en différentes techniques tels que le moulage en coquille par gravité, ou bien sous pression.

La différence entre ces deux grands types de moulage concerne le moule, qui dans l’un des cas est utilisé pour plusieurs pièces, et dans l’autre où il est détruit à chaque fois.

Les critères utilisés pour choisir le type de moulage sont :

Le type de série (petite, moyenne, grande très grande, pièce unitaire)

Les précisions demandés

La matière à couler

Le coût

b)      Objectifs du TP.

Ce TP à pour objectifs de nous faire découvrir la fonderie, nous permettre d’expérimenter une des techniques de moulage ainsi que d’utiliser nos connaissances (notamment au niveau de la conception du moule, tel que la détermination de la position du canal de coulée, des éventuelles masselottes à positionner, etc.).

L’analyse de nos pièces moulées nous permettra aussi d’apprendre à repérer les défauts ainsi que déterminer leurs origines.

Nous avons travaillé par groupe de quatre étudiants, chaque groupe réalisant une pièce et chaque binôme réalisant une partie du moule (partie de dessus ou partie de dessous).

Les types de moulage que nous avons réalisé sont :

·        Un moulage en sable avec plaque modèle (moulage non permanent avec modèle permanent avec plaque modèle en châssis).

·        Un moulage à modèle gazéifiable (moulage non permanent avec modèle non permanent gazéifiable)

2.             Manipulations

a)      Phase de Tamisage

La première phase consiste à tamiser les blocs de sable disponibles, dans le but d’obtenir des grains plus fin et plus malléable pour avoir une qualité correcte, notamment au niveau de l’empreinte du moule.

Le sable utilisé habituellement, est un sable appelé « sable à verre ». Il est obtenu en mélangeant de l’eau et de l’argile à un sable de granulométrie très fine dans le but d’avoir un mélange malléable, capable de garder la forme qu’on lui donne ainsi qu’une grande précision.

Le sable que nous avons utilisé ne contient pas d’eau, mais de l’huile, et ce, afin de garder une qualité constante tout au long des manipulations (il n’y a pas d’évaporation d’eau). Ce sable est donc plus facile à gérer, mais il présente le défaut d’être moins poreux (il laisse moins passer l’air) et d’émettre des fumées toxiques.

A l’aide de tamis, nous avons donc séparé les blocs de sable en petits grains que nous avons placés dans des bacs.

b)      Phase de remplissage du moule et de tassage.

La seconde phase consiste à remplir l’enceinte du moule avec le sable, avec la plaque modèle en dessous de manière a ce que celle-ci grave les forme de la pièces dans le moule.

On va donc centrer l’enceinte du moule sur la plaque modèle a l’aide de deux centreurs, puis on rempli de sable en le tassant le mieux possible pour qu’il épouse le mieux possible les formes de la plaque modèle et qu’il reste compact.

Il peut être nécessaire d’enduire la plaque modèle de talc pour favoriser le démoulage de la plaque modèle.

On tasse le tout avec des maillets pour assurer la cohésion du sable.

Une fois les deux parties du moule remplies, on va enlever les deux plaques modèles pour obtenir les deux parties du moule.

c)      Réalisation des évents et canaux de coulée.

On va devoir maintenant réaliser tous les éléments nécessaires au moulage de façon manuelle.

On a donc commencé par étudier les formes de la pièce pour déterminer ou nous allions placer nos évents et notre canal de coulée.

On a donc établit le schéma de principe suivant :

On a donc réaliser notre solution à a l’aide de spatules et de tiges de fer.

d)      Assemblage des deux supports

On à ensuite assembler les deux partie du moule que l’on a maintenant entre elle grâce à deux centreurs et des serres joints.

e)      Phase de coulage du métal.

Cette phase nécessite une combinaison spéciale permettant de se protéger en cas de projection de métal en fusion sur l’opérateur.

Apres avoir enlevé la légère pellicule avec un écumoire, on plonge dans le four une louche pour prendre le métal en fusion tout en prenant soin de l’incliner afin d’éviter le phénomène de tourbillon.

Enfin, on commence à verser le métal en fusion, lentement mais de façon continue dans le trou de coulé, jusqu’à ce que la matière arrive à environ 1 cm en dessous du haut du cône.

Il est important d’avoir une continuité de l’écoulement pour éviter d’avoir une différence de constitution du métal dans la pièce ce qui serait équivalent à avoir deux pièces dans une seule aux propriétés mécaniques différentes, et caractéristiques affaiblit au niveau du joint entre les deux parties.

On utilise un tuyau aspirant pour éviter que la fumée s’échappant du moule ne s’étende dans la salle. (Dans certains cas cette fumée peut être toxique notamment lorsque le modèle est en polystyrène)

f)        Phase de refroidissement

On sort ensuite le moule à l’extérieur pour laisser à la matière le temps de refroidir

g)      Opération de décochage

Cette opération consiste à libérer la pièce du moule après solidification.

On sépare la partie du sable qui a noircit que l’on place dans un bac spécifique et l’on récupère le reste du sable qui va pouvoir être réutilisé.

On obtient ce que l’on appelle la pièce brut de décochage, avec le trou de coulée, les évents et masselottes encore liés à la pièce.

3.             Analyse

En observant la pièce brute finie, on se rend compte qu’elle comporte plusieurs défauts.

En effet, on observe surtout la présence de retassures, ces défauts sont dus à une contraction de l’alliage lors de la solidification, on peut les limiter en utilisant des masselottes.

Un autre défaut est constaté, il s’agit d’une discontinuité de la pièce, cela est du à la présence d’une séparation de la coulée puis de sa réunification ( à cause de l’alésage intérieur).

4.             Autres techniques

L’autre technique que l’on a pu utiliser en TP est celle du moulage avec modèle non permanant gazéifiable (polystyrène).

Le mode opératoire est ensuite le même que pour le moulage en sable.

5.             Conclusions