Qu'est-ce que la coulée de métal ?

La coulée de métal est le processus de fabrication d'objets en versant du métal fondu dans un moule qui a un espace en forme. Le métal se refroidit ensuite et durcit en une pièce solidifiée. Historiquement, il est utilisé pour fabriquer des pièces complexes et/ou volumineuses, lorsqu'il s'agit de production de masse, le moulage est souvent un moyen moins coûteux de fabriquer des pièces que de les usiner à partir d'une pièce de métal solide.

Il existe de nombreuses méthodes de coulée de métal parmi lesquelles choisir. Le type de coulée le plus efficace dépend des métaux utilisés, de la taille de la coulée et de la complexité de la coulée. La coulée de métal peut être divisée en deux groupes : les procédés avec des moules consommables et les procédés avec des moules permanents.

Du sable, du plastique, de l'argile ou de la cire sont utilisés pour le processus de moulage. Ces moules sont jetés après utilisation.

Moulage de précision


Également appelée coulée à la cire perdue, il s'agit d'une alternative au moulage au sable qui peut fonctionner avec la plupart des nuances de métal, même les alliages ferreux à point de fusion élevé, tout en évitant certains de ces défis liés à la fabrication de modèles dans le moulage au sable.

Coulée de mousse perdue


Le moulage en mousse perdue est un type de moulage par évaporation. Il utilise des matériaux de modèle qui s'évaporent pendant la coulée, ce qui signifie qu'il n'est pas nécessaire de retirer le matériau de modèle du moule avant la coulée.

Moulage en sable


Le moulage au sable utilise des moules en sable consommables pour former des pièces métalliques complexes pouvant être constituées de presque tous les alliages. Étant donné que le moule en sable doit être détruit afin de retirer la pièce, appelée moulage, le moulage en sable a généralement un faible taux de production.

Les moules sont généralement en métal, mais la méthode d'exécution de la coulée diffère grandement de nombreuses méthodes consommables.

Coulée par gravité


Le moulage sous pression par gravité est l'un des plus anciens procédés connus de fabrication de métaux et d'alliages métalliques. Cela implique le versement de métal fondu d'un creuset dans un moule sous la seule force de gravité, sans l'utilisation de gaz sous pression, de vide ou de force centrifuge.

Moulage à basse pression


Dans le moulage sous basse pression, la matrice est remplie de métal provenant d'un four sous pression, avec des pressions généralement autour de 0,7 bar. Dans ce processus, le four de maintien est situé sous la coulée et le métal liquide est forcé vers le haut à travers un tube ascendant et dans la cavité.

Coulée centrifuge


Les étapes du processus de coulée centrifuge commencent par le coulage du métal en fusion dans un moule tournant préchauffé et refroidi à l'eau. Le moule tourne autour de son axe central à grande vitesse. La force centrifuge tire le métal liquide le long de la surface du moule en une couche uniforme.

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Comment fonctionne la coulée de métal ?

Avantages de la coulée de métal

Comme pour tout autre processus de fabrication, une compréhension de base du processus, de sa science sous-jacente et de ses avantages et inconvénients est essentielle pour fabriquer des produits d'ingénierie de qualité à faible coût.

  • La coulée de métal peut créer n'importe quelle structure complexe de manière économique.
  • Des caractéristiques telles que des cavités internes ou des sections creuses peuvent être facilement réalisées.
  • Les gros composants peuvent être fabriqués en une seule pièce.
  • Les matériaux difficiles ou coûteux à fabriquer à l'aide d'autres procédés de fabrication peuvent être coulés.
  • Comparé à d'autres procédés de fabrication, le moulage est moins cher pour les moyennes à grandes quantités.
  • Les matériaux coulables sont une large gamme.
  • Forme presque nette souvent sans ou très peu de post-traitement.

Vous trouverez ci-dessous une comparaison des finitions de surface relatives pouvant être attendues de divers procédés de coulée :

Processus de moulage Gamme RMS
Moulage sous pression 20 – 120
Moulage de précision 60 – 200
Coulée en coquille 120 – 300
Coulée centrifuge – Outillage standard 400 – 500
Coulée Centrifuge – Moule Permanent 20 – 300
Coulée statique – moule permanent 200 – 420
Moulage au sable non ferreux normal 300 – 560
Moulage au sable vert ferreux normal 560 – 900

Plus de choix de matériaux

Bien que presque tous les métaux puissent être utilisés, le les plus courantes sont des alliages à base de fer, d'acier, d'aluminium et de cuivre comme le bronze.

Le choix de l'alliage le plus approprié pour un composant coulé peut être un processus intimidant compte tenu de la gamme d'alliages disponibles et de leurs capacités et limites très variables. Le processus d'élimination commence généralement par la prise en compte de divers indices de performance du produit tels que la masse, la densité d'énergie et le rapport puissance/poids.

Les valeurs de ces indices de performance dépendront de trois facteurs : la fonction du produit, la géométrie et les dimensions du produit, et l'environnement dans lequel le produit doit fonctionner. Ces facteurs déterminent l'ensemble possible d'alliages métalliques qui pourraient être utilisés dans la coulée du composant. Il se peut également que l'identification de l'alliage le plus approprié exclue certains des procédés de coulée disponibles, même à ce stade précoce. S'il était décidé, par exemple, que l'un des aciers inoxydables coulés ou des fontes était l'alliage le plus approprié, cela empêcherait l'utilisation du moulage sous pression.

De plus, le concepteur devra travailler avec d'autres paramètres concernant le matériau approprié à sélectionner. Ceux-ci peuvent inclure le coût des matériaux, le coût de fabrication, le poids du produit final, la taille du produit et la plage de température que le matériau sélectionné peut supporter.

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