La méthode de la cire perdue, également connue sous le nom de coulée par investissement, est le processus par lequel un objet métallique unique est coulé à partir d'un modèle en cire. Il s'agit d'un processus très polyvalent qui donne des résultats exceptionnellement détaillés. Ce guide expliquera comment commencer la coulée de cire perdue et ce que vous pouvez créer avec ce processus.

Pour plus d'informations, veuillez visiter Qu'est-ce que la coulée de cire perdue ?

La coulée de cire perdue consiste à construire un moule autour d'un modèle en cire sacrificielle. Une fois le moule fixé, la cire est fondue et forme une cavité où le métal ou le verre s'écoule. Cette méthode de coulée permet de capturer des détails fins tant dans le métal que dans le verre. Cette méthode ancienne est utilisée depuis les temps anciens pour capturer visuellement les récits des cultures et religions anciennes à travers l'histoire.

À quoi sert le processus de cire perdue ?

La coulée de cire perdue est un processus vieux de 6000 ans encore utilisé dans la fabrication et les beaux-arts. La précision et l'exactitude du processus en ont fait une méthode idéale pour produire des objets aux parois fines, détails complexes et tolérances étroites. Le processus est utilisé pour créer des pièces pour les secteurs des transports, de l'agriculture et de la médecine, pour n'en nommer que quelques-uns. Il peut être utilisé pour créer des objets allant de simples à complexes dans divers métaux en coulant un modèle ou un motif en cire original. Le modèle en cire crée un moule jetable qui ne peut être utilisé qu'une seule fois lors de la coulée. Ce guide se concentre sur le processus de coulée de la cire perdue avec des alliages métalliques. Vous pouvez également utiliser des techniques de coulée de cire perdue pour créer des objets en verre coulé. Pour en savoir plus, consultez notre guide de coulée de verre.

Le processus de coulée de cire perdue en 8 étapes

Le processus de base de la coulée de cire perdue consiste à créer un modèle et un moule, puis à verser le métal en fusion dans le moule. Vous extrayez ensuite la coulée en métal solide et terminez votre pièce. Ce processus est personnalisable pour différents types de coulée métallique, ainsi que pour les formes, tailles, et plus encore. La description ci-dessous est basée sur des processus de coulée à petite échelle, souvent utilisés pour les bijoux. Bien que fondamentalement le même, pour les coulées de plus grande envergure, le matériau du moule est fait de coque en céramique (silice colloïdale et différents grades de silice), plutôt que de plâtre.

Outils et matériaux

• Équipement de sécurité : gants en cuir et lunettes de protection

• Cire : microcristalline, paraffine ou cire d'abeille fonctionnent bien

• Pistolet à chaleur et outils de texturation

• Métal à couler

• Investissement

• Balance gramme

• Bol de mélange en caoutchouc

• Flacon volumétrique pour l'eau

• Chambre à vide

• Four pour la combustion

• Cristal

• Fluide

• Torche

• Seau avec de l'eau

• Pince

Créer un modèle en cire

Créez votre design désiré en cire avant de construire un moule autour de celui-ci. Ce modèle en cire ne peut être utilisé qu'une seule fois. Après cela, façonnez-le avec des outils de texture, un fer à souder et un pistolet à chaleur. De nombreux sculpteurs de cire expérimentés jurent par le recyclage des outils dentaires pour sculpter et créer des designs uniques en cire de manière efficace. Creusez votre modèle en cire si possible.

Lors de la création de votre modèle, assurez-vous de tenir compte de tout rétrécissement anticipé lorsque le métal refroidit. Les modèles peuvent également être dotés de canaux pour permettre au métal en fusion de s'écouler dans le moule. Cela est particulièrement important si votre design contient de petits éléments complexes qui peuvent ne pas être remplis de métal pendant le processus de coulée.

Faites votre moule

Vous pouvez fabriquer un moule en utilisant une combinaison de plâtre et de silice. Utilisez une balance gramme pour mesurer chaque ingrédient et mélangez des parts égales en poids de plâtre, de silice et d'eau jusqu'à ce que l'investissement ait la consistance d'une crème épaisse. Le plâtre donne un support au moule et la silice a une haute réfractarité, de sorte qu'elle peut résister à une forte chaleur.

Lorsque vous travaillez avec des matériaux secs, assurez-vous que votre espace de travail est bien ventilé, et portez un masque respiratoire lorsque vous travaillez avec un investissement sec.

Retirez la cire

Le moyen le plus simple de faire fondre la cire d'un petit moule est d'utiliser un micro-ondes. Tout d'abord, retirez tous les clamps métalliques que vous pourriez avoir ajoutés à votre moule, puis maintenez-le sur des supports en argile au-dessus d'un petit conteneur en dessous pour recueillir la cire. Chauffez par courtes impulsions dans le micro-ondes jusqu'à ce que toute la cire ait coulé dans le petit conteneur. Vous pouvez également brûler la cire dans un four.

Choisissez l'alliage métallique

Toutes les coulées métalliques sont produites à partir d'alliages ferreux ou non-ferreux. Les alliages sont un mélange d'éléments qui offrent les meilleures propriétés mécaniques pour l'utilisation finale des coulées. Les alliages ferreux comprennent l'acier, la fonte malléable et la fonte grise. Les alliages non-ferreux les plus couramment utilisés en coulée sont l'aluminium, le bronze et le cuivre. Si vous travaillez avec des métaux précieux dans un studio de bijouterie, vous pouvez travailler avec de l'argent, du cuivre, de l'or et du platine. Moins courantes, mais particulièrement spectaculaires, sont les coulées métalliques avec du fer, qui coulent du fer en fusion dans une coque en céramique ou un moule en sable lié par résine.

Faire fondre l'alliage

Les processus de fusion varient selon les alliages car chaque alliage aura une température de fusion différente. Essentiellement, la fusion consiste à placer l'alliage solide dans un creuset et à le chauffer au-dessus d'une flamme ouverte pour de plus petits projets ou à l'intérieur d'un four pour des quantités plus importantes.

Verser dans le moule

Versez le métal en fusion dans la cavité du moule. S'il s'agit d'une coulée petite, vous pouvez simplement verser du creuset où le métal a été chauffé directement dans le moule. Cependant, une coulée plus grande peut nécessiter une petite équipe pour soutenir le chauffage du métal à l'intérieur d'un four et transférer le métal dans un plus grand creuset ou louche avant de le verser dans le moule.

Assurez-vous de suivre toutes les recommandations de sécurité lors du versement de métal en fusion. Portez des vêtements de protection, y compris des vêtements en fibres naturelles, des pantalons et des manches longues, des gants isolés et des lunettes de sécurité. Travaillez dans un espace bien ventilé pour éviter tout risque de fumées dangereuses. Assurez-vous d'avoir un extincteur chimique à proximité et gardez votre chemin entre le four et le moule dégagé. Laissez le moule solidifier avant de passer à l'étape suivante.

Délivrez la coulée du moule

Lorsque le métal a refroidi et s'est solidifié, vous pouvez le retirer du moule. Vous voudrez plonger le plâtre dans l'eau après que le métal se soit solidifié. L'eau aidera à détacher le moule. Si vous l'avez coulé dans une coque en céramique, vous pouvez briser le moule et l'éclater en utilisant le matériel nécessaire.

Finition de votre pièce

Filetez et polissez votre coulée en métal solide ! Les techniques de finition incluent le frottement de l'excès de matériau de moule dans l'eau, le découpage des canaux de coulée avec des cisailles pour de petits objets ou même un meuleuse d'angle pour de grandes pièces. Vous pouvez également choisir de polir ou de patiner votre travail métallique pour lui donner couleur et dimension.

Comment apprendre la coulée de cire perdue

Chez The Crucible, vous pouvez apprendre à couler des métaux pour des projets petits ou grands dans différents types d'alliages métalliques. The Crucible propose une large gamme de cours enseignant la coulée de cire perdue et les techniques de travail du métal. Que vous souhaitiez apprendre les fondamentaux de la coulée ou quelque chose de plus avancé, The Crucible a ce qu'il vous faut.

Dans notre département de bijouterie, vous pouvez couler de petits objets en argent et en bronze à partir de cire et d'objets organiques. Notre département de fonderie vous guide dans la coulée de projets plus grands en bronze et en aluminium en utilisant des moules en coque céramique. La coulée de cire perdue ne s'arrête pas à la coulée de métaux : vous pouvez même apprendre à couler du verre dans des moules dans notre département de coulée de verre et de travail à froid.

Cours de coulée de cire perdue à The Crucible

Coulée de cire en argent

Apprenez le processus ancien de la coulée de cire perdue pour créer des bijoux sculpturaux. En expérimentant différents types de cire, vous taillerez, coulerez et finirez au moins un petit fétiche, pendentif ou anneau en argent ou en bronze. Les étudiants sont encouragés à apporter des croquis et des idées personnelles.

Fonderie I : Processus de coque en céramique

La coque en céramique est un matériau de moule utilisé dans la méthode de coulée de cire perdue. Apprenez les techniques de base de travail de la cire et explorez les finitions métalliques de base dans ce cours fascinant. Vous créerez une sculpture en cire et construirez des moules en coque céramique, transformant votre pièce en cire originale en bronze ou en aluminium.

Fonderie II : Processus de coque en céramique

Ce cours s'adresse aux personnes ayant une expérience en coulée de métal qui ont terminé des modèles en cire pour la coulée. Nous pouvons également accueillir des pièces imprimées en 3D en PLA (de préférence non pigmentées). Les étudiants prépareront leurs modèles, les guideront, construiront le moule en coque céramique, et couleront dans du bronze ou de l'aluminium, détruiront le moule et retireront les canaux.

Coulée de cloche

La coulée de cloche introduit les participants à la conception de cloches et à la technique de fonderie de cire perdue. Dans ce cours, vous pouvez concevoir, couler et finir une cloche d'environ six pouces de diamètre. Ce cours d'introduction fournit une base pour une exploration plus approfondie de cette approche de fonderie polyvalente.

Coulée de fer

Dans la coulée de fer, vous explorerez la construction et la préparation des moules tout en construisant un moule en sable avec du sable lié par résine pour couler votre propre sculpture en fer. Apprenez les étapes nécessaires pour préparer la coupole pour une coulée de fer. Lors de l'événement spectaculaire de coulée de fer, les étudiants préparent les charges de fer et de coke, opèrent la coupole, et versent du fer en fusion dans leur nouveau moule.

Concevez et fabriquez votre propre gaufrier

Dans notre fonderie, vous pouvez fabriquer votre propre gaufrier de cuisson avec un motif de gaufre de votre propre conception. Nous réaliserons des moules en sable et utiliserons un four à coupole pour faire fondre le fer. Lors de l'événement spectaculaire de coulée de fer, les étudiants préparent les charges de fer et de coke, opèrent la coupole, et versent du fer en fusion dans leur nouveau moule.

Coulée au four de sculpture en verre I

Dans notre département de coulée de verre et de travail à froid, vous pouvez créer une sculpture en verre en utilisant la technique ancienne de la cire perdue. Dans ce cours, vous apprendrez les techniques de sculpture en cire pour créer des positifs en cire qui seront investis dans un matériau réfractaire pour créer un moule. Le moule est déwaxé pour créer un vide qui est rempli de verre fondu dans un four. Une fois refroidi, le réfractaire est retiré et le positif en cire est maintenant en verre.

Questions fréquentes sur la coulée de cire perdue

Puis-je pratiquer la coulée de cire perdue à la maison ?

Il est préférable de commencer la coulée de cire perdue dans un studio de coulée bien établi avec un instructeur professionnel. La coulée de cire perdue peut impliquer un équipement plus avancé qui peut être coûteux à mettre en place. La manière la plus sûre et la moins coûteuse de commencer la coulée de cire perdue est d'assister à un cours public. Une fois que vous avez de l'expérience et une bonne compréhension du processus et des outils impliqués, vous pouvez envisager d'installer un studio de coulée de cire perdue chez vous.

Quels métaux pouvez-vous utiliser pour la coulée de cire perdue ?

La coulée de cire perdue est une technique très polyvalente et peut être utilisée pour couler des objets en or, en argent, en laiton, en cuivre, en bronze et en aluminium.

Quelles sont les différences entre la coulée de cire perdue et la coulée sous pression ?

La principale différence entre le processus de coulée sous pression et celui de la cire perdue est le matériau du moule. La coulée sous pression utilise un moule en métal, qui est un moule non consommable. La coulée de cire perdue utilise un moule fabriqué à partir de plâtre ou de coque en céramique, un moule jetable. Dans le processus de coulée sous pression, le métal en fusion est forcé dans une cavité de moule sous haute pression.

Quel type de cire est utilisé pour la coulée de cire perdue ?

La cire microcristalline est la meilleure pour le modélage car elle est flexible et légèrement collante. De plus, sa consistance moyenne et douce la rend facile à travailler. La cire de paraffine peut également être utilisée pour la coulée de cire perdue, mais elle n'est pas idéale pour le modélage. La cire de paraffine est mieux utilisée comme additif pour durcir un modèle en cire existant. Différents types de cires spéciales peuvent également être utilisés. Chaque type de cire spéciale a un but spécifique, comme le sciage, le modelage ou le patchage, et nécessite la connaissance de leurs différents points de fusion.

Fonderie à la cire perdue

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Introduction

Voici tout ce que vous devez savoir sur la fonderie à la cire perdue sur Internet.

Vous allez apprendre :

• Qu'est-ce que la fonderie à la cire perdue ?
• Le processus de fonderie à la cire perdue
• Les métaux utilisés dans la fonderie à la cire perdue
• Les pièces produites par fonderie à la cire perdue
• Et bien plus encore...

Chapitre 1 : Qu'est-ce que la fonderie à la cire perdue ?

La fonderie à la cire perdue est un processus de fonderie qui utilise un modèle en cire pour créer un moule en céramique destiné à produire une pièce ou un design de produit. Elle est connue au fil des ans sous le nom de fonderie à la cire perdue ou fonderie de précision en raison de sa précision à recréer des pièces avec des tolérances précises. Dans les applications modernes, la fonderie à la cire perdue est appelée fonderie sous pression. Le processus original était nommé fonderie à la cire perdue mais est actuellement utilisé de manière interchangeable avec la fonderie sous pression.

La fonderie à la cire perdue se distingue des autres techniques de fonderie par son utilisation d'un modèle en cire pour former le moule initial. Cette méthode permet la création de designs très détaillés et complexes.

Chapitre 2 : Quel est le processus de fonderie à la cire perdue ?

La fonderie à la cire perdue, également connue sous le nom de fonderie sous pression, est utilisée pour produire des composants avec des tolérances précises, des parois plus fines et des finitions qui nécessitent souvent un minimum de post-traitement. Cette technique est distinctive pour sa capacité à reproduire des designs CAD en formant un modèle en cire de la pièce prévue.

Le processus de fonderie à la cire perdue

Le processus de fonderie à la cire perdue comprend plusieurs étapes, à commencer par la formation d'un modèle maître, généralement fabriqué en aluminium. La méthode utilisée pour créer ce modèle influence la précision et le détail de la fonderie finale.

Rendu CNC

La première étape du processus de fonderie à la cire perdue commence par la création d'un rendu CAD tridimensionnel de la pièce à produire, qui sera utilisé pour créer le moule en aluminium.

Création du moule

Le moule est fabriqué en fonction du design CAD, servant de moulage négatif de la pièce qui sera coulée.

Production du modèle en cire

De la cire semi-liquide est versée dans le moule pour créer le modèle en cire, avec des ajustements effectués pour le rétrécissement. Cette étape peut être répétée selon les besoins en fonction de la quantité de pièces requises.

Arbre de modèles en cire

Les modèles en cire sont reliés par un canal pour créer l'évent, qui peut être connecté à d'autres groupes de modèles pour former un ensemble. Collectivement, l'évent, le canal et les modèles en cire sont connus sous le nom d'arbre.

Formation de la coque

Pour créer la coque, le modèle est plongé dans une boue céramique, qui forme une couche extérieure rigide autour de lui. Une ouverture est laissée à une extrémité de l'arbre en cire pour permettre le retrait de la cire.

Désinence de la cire

La coque céramique durcie sera l'endroit où le métal en fusion sera ajouté pour former la pièce finale. Pour ce faire, la cire à l'intérieur de la coque céramique doit être retirée, ce qui se fait en plaçant la coque céramique dans une autoclave ou un four. À mesure que la coque céramique est chauffée, la cire fond et s'écoule de la coque. C'est cette partie du processus qui donne à la fonderie à la cire perdue le nom de "cire perdue".

Brûlage

Même après la phase de désinence, de la cire résiduelle et de l'humidité peuvent rester dans le moule. Pour éliminer ces restes, le moule subit une procédure de brûlage, où il est chauffé à des températures dépassant °C (°F). Cette étape élimine non seulement toute cire et humidité résiduelles, mais solidifie également et renforce le moule en céramique, le préparant pour le métal en fusion.

Coulée

Le moule céramique est positionné avec le côté ouvert vers le haut pour faciliter le versement du métal en fusion. Cela peut être réalisé soit par la gravité, soit en appliquant de la pression pour forcer le métal à l'intérieur. Le choix de la méthode dépend de la taille du moule et du type de métal en fusion utilisé.

Éjection, désinvestissement ou nettoyage

Le matériau céramique formant le moule doit être retiré, ce qui peut être fait par plusieurs techniques. Celles-ci peuvent inclure le martelage, le sablage, l'eau à haute pression ou l'utilisation de produits chimiques tels que de l'azote liquide.

Découpe

Après le retrait du moule céramique, la pièce terminée doit être détachée des gâches et des canaux. Cela se fait généralement à l'aide d'un meuleuse, et le matériau restant est souvent collecté pour le recyclage.

Sablage ou tir de billes

Bien que la pièce soit entièrement moulée, elle devra être sablée pour éliminer les écailles et la céramique résiduelle afin d'améliorer sa finition. Cela peut être réalisé de diverses manières, y compris le sablage à l'aide de petites billes métalliques ou de sable.

Traitements de surface

Certaines pièces nécessitent une protection supplémentaire contre la rouille, la corrosion et les dommages environnementaux. Cette couche de défense supplémentaire est appliquée en immergeant la pièce dans une solution anti-rouille ou de l'huile. D'autres traitements de surface peuvent inclure la peinture ou le galvanisage.

Bien que le processus décrit ci-dessus soit une méthode courante pour produire des coulées à la cire perdue, ce n'est pas la seule technique disponible.

Chapitre 3 : Quelles sont les machines de pointe pour la fonderie à la cire perdue ?

Comme mentionné précédemment, l'objectif de la fonderie à la cire perdue est de produire des pièces avec une précision exceptionnelle et des tolérances serrées. Heureusement, plusieurs fabricants se spécialisent dans les machines de fonderie à la cire perdue et ont perfectionné ce processus. Voici cinq marques de machines de fonderie disponibles aux États-Unis et au Canada, y compris des modèles spécifiques et leurs caractéristiques notables :

Kerr Corporation :

Modèle : Machine de coulée Centrifico

Caractéristiques : Le Centrifico est une machine de coulée centrifuge de premier ordre idéale pour la fabrication de bijoux de petite à moyenne taille. Elle garantit des résultats de coulée précis et fiables grâce à son contrôle numérique de la température et à ses options de vitesse réglables. La machine inclut également un mécanisme de sécurité pour prévenir une sur-rotation accidentelle.

Neutec/USA :

Modèle : Machine de coulée J2R

Caractéristiques : Le J2R est une machine de coulée compacte et facile à utiliser, conçue pour des tâches de coulée plus petites. Elle utilise une technologie de chauffage par induction avancée pour une fusion efficace des métaux et propose des cycles de coulée programmables, des contrôles numériques et une assistance sous vide intégrée pour améliorer la qualité de la coulée.

Rio Grande :

Modèle : Neutec® PulsePoint Plus 140

Caractéristiques : Le Neutec® PulsePoint Plus 140 est une machine de coulée polyvalente adaptée à la production à petite et grande échelle. Elle utilise la technologie du pulse-arc pour un contrôle précis du processus de fusion, minimisant l'oxydation du métal. La machine dispose de programmes de coulée personnalisables, d'options de coulée sous vide et sous pression, et d'une interface tactile intuitive.

Romanoff International Supply Corporation：

Modèle : Machine de coulée Vulcan 3-550

Caractéristiques : La Vulcan 3-550 est une machine de coulée robuste conçue pour répondre aux besoins de coulée en haute volume. Elle est construite pour manipuler des flacons de grande taille efficacement et propose un contrôle précis de la température, des réglages de vitesse ajustables, et un système de refroidissement à air spécialisé pour un refroidissement accéléré du flacon. De plus, elle comprend un système d'interlock de sécurité pour la protection de l'opérateur.

Indutherm GmbH :

Modèle : Machine de coulée VC

Caractéristiques : Le VC représente une technologie avancée dans les machines de coulée, adaptée à la production à l'échelle industrielle. Elle propose un chauffage par induction pour une fusion rapide et efficace des métaux, avec des fonctionnalités de coulée avancées incluant un contrôle précis de la température, des options de coulée sous vide et sous pression, et une interface tactile facile à utiliser. Elle inclut également un système de refroidissement intégré pour un refroidissement rapide du flacon.

Veuillez noter que la disponibilité et les modèles spécifiques peuvent changer, il est donc conseillé de consulter les fabricants pour les détails de produit les plus récents.

Fabricants et fournisseurs de premier plan

Chapitre 4 : Quels métaux sont utilisés dans la fonderie à la cire perdue ?

La fonderie à la cire perdue nécessite l'utilisation d'une variété de métaux pour produire des composants avec une grande précision et des tolérances strictes. Le choix du métal dépend des exigences spécifiques du design et de la nature de la pièce produite. La polyvalence des options métalliques est l'une des raisons pour lesquelles la fonderie à la cire perdue est si largement utilisée.

Métaux de la fonderie à la cire perdue

Acier inoxydable

Les coulées en acier inoxydable utilisent principalement des alliages de chrome, nickel et molybdène, qui influencent la structure granulaire et les caractéristiques mécaniques du matériau. La combinaison spécifique de ces alliages impacte la résistance de la coulée à la chaleur et à la corrosion. Avec un contenu en chrome d'au moins 10 %, l'acier inoxydable résiste efficacement à l'oxydation et aux liquides corrosifs.

Acier

Les aciers au carbone, les aciers faiblement alliés et les aciers à outils sont couramment utilisés dans divers secteurs, y compris l'aérospatiale, l'agriculture, le médical et les armes à feu. L'acier est privilégié pour la fonderie à la cire perdue en raison de son coût-efficacité, de sa disponibilité en plusieurs qualités, et de sa capacité à être traité thermiquement pour modifier sa ductilité.

Fonte ductile

Les coulées en fonte ductile offrent une excellente dureté de surface, un module d'élasticité, une résistance à la corrosion, et un rapport résistance/poids élevé. Ses principaux avantages incluent son coût-efficacité et une large gamme de flexibilité de conception.

Cuivre Béryllium

Après traitement thermique, le cuivre béryllium présente une conductivité thermique et électrique supérieure, avec une dureté surpassant celle de l'acier et une conductivité thermique dépassant celle de l'aluminium. Les coulées réalisées avec cet alliage offrent une excellente ductilité, sont facilement soudables et peuvent être usinées avec facilité. Le cuivre allié à 2,0 % à 2,5 % de béryllium se distingue par sa résistance à l'usure, sa robustesse et ses propriétés anti-adhérentes.

Aluminium

L'aluminium est particulièrement adapté à la fonderie à la cire perdue en raison de son excellente usinabilité et de sa résistance à la corrosion. Lorsqu'il est allié à d'autres métaux et soumis à un traitement thermique, il acquiert une résistance remarquable comparable à celle de l'acier au carbone faible. De plus, les propriétés fluides des alliages d'aluminium permettent la création de pièces avec des parois fines.

Cobalt

Le cobalt présente une résistance inhérente à l'oxydation, maintenant une surface dure et brillante protégée par une couche d'oxyde passivante. Extrait d'alliages naturels par fusion, les propriétés de corrosion, de chaleur, et de résistance à l'usure du cobalt le rendent très adapté à la fonderie à la cire perdue. Il est utilisé dans l'aérospatial, l'industrie automobile, et les applications militaires, ainsi que dans les implants orthopédiques en raison de sa durabilité exceptionnelle.

Laiton

Le laiton, qui se présente sous des variétés rouge et jaune, est un alliage de cuivre souvent utilisé pour les coulées dans les accessoires de plomberie et la quincaillerie de porte. Ses caractéristiques clés incluent son attrait esthétique et ses excellentes capacités de finition et de polissage. Cependant, la présence de plomb dans certains alliages de laiton limite ses applications pour des raisons de santé et de sécurité.

Bronze

Les caractéristiques et performances du bronze sont influencées par les alliages mélangés avec. L'étain renforce sa résistance, tandis que le plomb améliore sa lubrification mais réduit la résistance globale. Le manganèse et l'aluminium sont souvent ajoutés pour améliorer la résistance à la corrosion et renforcer l'alliage.

Nickel

Le nickel contient du nickel, du chrome et du molybdène, et possède une force exceptionnelle ainsi qu'une résistance à la chaleur, à l'usure, et à la corrosion. Il est choisi comme métal de coulée car il peut être facilement soudé et fabriqué avec une résistance à la fissuration et à la corrosion. Les coulées en alliage de nickel sont utilisées dans des applications où il y a une chaleur extrême et de la corrosion, comme dans l'aérospatial, les environnements marins, et les usines chimiques. Les alliages de nickel Inconel courants incluent Inconel 600 et 625.

Chapitre 5 : Quelles industries dépendent de la fonderie à la cire perdue ?

La fonderie à la cire perdue, également connue sous le nom de fonderie sous pression, est utilisée pour créer une gamme variée de pièces et de composants. La précision de la méthode et sa capacité à traiter des designs élaborés la rendent adaptée à la fabrication d'articles avec des parois fines et des tolérances serrées. Des produits courants incluent des quincailleries générales comme des supports, des vannes, et des composants de pompe.

Les secteurs bénéficiant de la fonderie à la cire perdue incluent l'aérospatiale, le médical, la robotique, l'armée, et l'automobile.

Aérospatiale

La fonderie à la cire perdue joue un rôle crucial dans l'industrie aérospatiale, y compris la construction d'avions et de vaisseaux spatiaux. Les composants fabriqués en utilisant cette technique sont intégrés dans diverses parties de ces véhicules, des roulements qui fonctionnent les portes jusqu'aux composants critiques du moteur.

Automobile

Le secteur automobile utilise largement la fonderie à la cire perdue pour façonner des composants moteurs, des pièces de compresseur, et des éléments de boîte de vitesses. Les coulées en aluminium sont employées pour construire des châssis spacieux et des systèmes de suspension, tandis que l'acier inoxydable est utilisé pour des pièces telles que les trappes de remplissage de carburant. La fonderie à la cire perdue est également appliquée dans la production d'ensembles de transmission et de groupes motopropulseurs, de systèmes de carburant, et de toits décapotables. Ces coulées, réalisées à partir de métaux ferreux et non ferreux, sont adaptées pour répondre à des exigences spécifiques. La méthode est avantageuse par sa capacité à fournir une excellente lubrification entre les pièces métalliques et sa durabilité.

Exemples de composants automobiles produits par fonderie à la cire perdue incluent le carter de la pompe à carburant, le support d'injecteur, le collecteur de turbo, le coude d'alimentation en huile, et le doigt de changement de vitesse, comme le montre l'image suivante du moteur.

Pétrole et gaz

Les pièces produites pour l'industrie pétrolière via la fonderie à la cire perdue doivent présenter des caractéristiques spécifiques pour résister aux rigueurs des forages de pétrole et de gaz. Travaillant dans des environnements extrêmes, elles nécessitent des composants avec une résistance à l'usure et à la corrosion exceptionnelles. La fonderie à la cire perdue est utilisée pour fabriquer diverses pièces telles que des vannes, des dispositifs de manipulation de tubes, des composants d'ascenseur, des supports de vannes, des liaisons de glissement et des leviers de verrouillage. Les métaux couramment utilisés pour ces pièces incluent l'aluminium, l'acier inoxydable, et l'acier allié.

Industrie chimique

L'industrie chimique fait face à des défis significatifs liés à la corrosion et à l'érosion, qui peuvent affecter les propriétés mécaniques de ses composants. Les pièces destinées à ce secteur doivent supporter des températures et des pressions extrêmes pour garantir la sécurité des travailleurs. La fonderie à la cire perdue est utilisée pour produire des composants pouvant gérer des températures de °F à °F. Les produits courants incluent des tés en tête de bœuf, des tubes de catalyseurs, des coudes, des bobines d'éthylène, des matériels de chauffage, et des raccords en fonte statique.

Industrie alimentaire

Les composants pour l'industrie alimentaire sont utilisés dans une gamme d'applications, depuis la récolte et le traitement des matières premières jusqu'à la mise en conserve des aliments et le conditionnement des boissons. La fonderie à la cire perdue est employée pour produire des articles tels que des trancheuses à viande, des outils de transformation des volailles, des pièces de machines à glace, et des étagères et grilles pour la préparation des aliments. Ces composants sont conçus pour résister aux acides alimentaires et offrent une force exceptionnelle pour une performance fiable.

Médical

Dans le domaine médical, la fonderie à la cire perdue est cruciale pour créer des implants médicaux qui respectent des normes strictes et des exigences réglementaires. Ces coulées offrent une densité et des propriétés mécaniques supérieures, avec des processus supplémentaires utilisés pour améliorer la longévité des implants et éliminer des problèmes comme la porosité. En outre, des instruments chirurgicaux tels que des pinces sont produits par fonderie à la cire perdue, car elle permet de stériliser facilement les pièces et évite le besoin d'usinage supplémentaire.

Énergie

L'industrie de l'énergie fait face à une demande croissante pour des composants qui sont durables et résistants à l'usure. Les pièces doivent supporter des défis tels que l'abrasion, l'érosion, la cavitation, la fatigue, et la corrosion, en particulier à des températures élevées. Pour répondre à ces exigences, les producteurs de fonderie à la cire perdue utilisent des matériaux tels que le cobalt, le nickel, et l'acier inoxydable. Ces composants sont minutieusement usinés et revêtus via divers processus pour garantir qu'ils supportent les conditions difficiles des applications dans l'industrie de l'énergie.

Dentaire

Les alliages de cobalt et de nickel sont utilisés pour fabriquer des prothèses dentaires en raison de leur coût-efficacité par rapport à l'argent ou l'or. Ces métaux offrent d'excellentes propriétés mécaniques, garantissant une haute performance, durabilité, et une apparence appropriée pour les applications dentaires.

Outils

Dans l'industrie des outils, la fonderie à la cire perdue est utilisée pour produire des composants à partir d'alliages d'acier connus pour leur haute résistance à la traction, dureté, et élasticité. Cette méthode garantit que les outils sont durables et peuvent supporter des charges mécaniques lourdes et des chocs. L'avantage de la fonderie à la cire perdue réside dans sa capacité à produire des designs complexes directement, minimisant le besoin de travaux supplémentaires après la coulée, tout en fournissant une précision dimensionnelle dans les produits finaux.

Pharmaceutique

Tout comme dans le domaine médical, les composants de l'industrie pharmaceutique doivent être capables de supporter des procédures de stérilisation. L'acier inoxydable de haute qualité est couramment utilisé pour ces pièces, offrant une résistance à la corrosion, aux hautes températures, et respectant des normes d'hygiène strictes. Un avantage clé de la fonderie à la cire perdue pour les outils pharmaceutiques est la finition lisse des composants, ce qui aide à prévenir l'accumulation de bactéries et soutient la propreté générale.

Levage

Dans l'industrie du levage, la sécurité est primordiale en raison de l'utilisation verticale et horizontale des pièces dans les systèmes de levage et de transport. Les alliages d'acier sont généralement utilisés en raison de leur résistance à la traction et de leur élasticité supérieures. La fonderie à la cire perdue est privilégiée pour la fabrication de composants de levage car elle permet des designs complexes et de la flexibilité, garantissant une conformité précise aux spécifications de conception. Cette méthode permet la création de formes complexes sans nécessiter de traitement mécanique supplémentaire après la coulée.

Chapitre 6 : Quels sont les avantages de la fonderie à la cire perdue ?

Le processus de fonderie à la cire perdue a connu une rapide croissance en raison de ses nombreux avantages. Il offre une flexibilité significative en termes de types, de formes, de dimensions et de design des produits. Les ingénieurs préfèrent la fonderie à la cire perdue, ou la fonderie sous pression, pour sa capacité à créer des designs intriqués et complexes sans préoccupations liées au rétrécissement ou aux finitions de post-traitement.

Les avantages de la fonderie à la cire perdue

Finitions lisses

Les produits créés par la fonderie à la cire perdue nécessitent généralement peu ou pas de finition ultérieure, puisque les moules sont réalisés en céramique. L'average roughness surface (RA) d'une pièce coulée est d'environ 125, ce qui reflète les pics et vallées minimes sur la surface finale.

Retour de production

Un retour de production rapide est crucial dans la fabrication moderne. Les pièces coulées à la cire perdue éliminent le besoin de finitions supplémentaires, permettant une production et un expédition rapides, ce qui réduit le temps de manipulation et de travail.

Outils abordables

Un investissement initial relativement faible dans l'équipement de fonderie à la cire perdue en fait une option plus sûre. Le processus nécessite généralement seulement quatre machines principales, avec la possibilité d'ajouter plus d'équipements selon les besoins.

Tolérances

La précision de la fonderie à la cire perdue est un avantage majeur, avec des tolérances serrées standard à ± 0.005. Les designs CAD sont reproduits avec une grande précision pour répondre aux exigences d'application exactes.

Variété de métaux

La fonderie à la cire perdue prend en charge une large gamme de métaux, y compris le bronze, l'acier inoxydable, l'acier allié, le fer, l'aluminium, et le cuivre. Cette polyvalence offre aux ingénieurs une large sélection pour le design des pièces et rend le processus adaptable à divers secteurs.

Variation de taille

Le processus prend en charge une large gamme de tailles, des petits implants dentaires aux grandes pièces de moteur d'avion pesant des milliers de livres. La taille et le poids des pièces coulées sont déterminés par les capacités de l'équipement de manipulation des moules.

Coûts de production

Des coûts de main-d'œuvre inférieurs résultent d'une réduction des besoins en personnel. Le processus nécessite moins de ressources et moins de temps, sans besoin de post-traitement, ce qui contribue à des économies globales et des pièces de haute qualité.

Déchets

La fonderie à la cire perdue minimise les déchets en permettant le recyclage et la réutilisation des matériaux. Contrairement à d'autres méthodes qui génèrent des déchets à partir du post-traitement, la fonderie à la cire perdue évite cela en produisant des pièces sans nécessiter de processus de finition.

Facteurs environnementaux

Le processus soutient la durabilité environnementale en réutilisant la cire et les céramiques pour de futurs projets, réduisant ainsi les déchets dans les décharges. Les matrices, les moules, et la cire peuvent être utilisés plusieurs fois sans remplacement.

Complexité et détails des designs

La fonderie à la cire perdue permet la production de pièces légères avec des caractéristiques complexes et des détails fins. Les ingénieurs bénéficient d'une grande flexibilité de conception, produisant des pièces durables avec des dimensions et des configurations constantes de la première à la dernière unité.

Chapitre 7 : Quelles sont les causes des défauts dans la fonderie à la cire perdue ?

Comme toute méthode de production, la fonderie à la cire perdue peut rencontrer des erreurs et des défauts. Ces problèmes proviennent souvent d'erreurs opérationnelles, mais ils peuvent être minimisés grâce à un examen minutieux et au respect des procédures tout au long du processus de coulée.

Défauts dans les coulées à la cire perdue

Orifice de gaz

Les orifices de gaz, qui peuvent apparaître comme des caractéristiques internes ou externes, varient en forme. Les orifices de gaz externes sont généralement visibles et peuvent être détectés par inspection visuelle. Ils résultent souvent d'un préchauffage insuffisant du moule, d'un mauvais design d'évacuation, ou de techniques de versement inappropriées.

Le traitement de ces problèmes nécessite une attention minutieuse au processus de moulage, y compris le stockage adéquat des matériaux, l'inclinaison du moule lors du versement, et le maintien de la bonne température de versement.

Fissures de rétrécissement

Les fissures de rétrécissement apparaissent sous forme de vides sur la surface de la coulée et sont généralement causées par une température de moule incorrecte, un contrôle d'enrobage inadéquat, ou des défauts de conception. Pour atténuer ces problèmes, il est important d'améliorer la gestion de la température du moule, d'ajuster la couche d'enrobage, d'implémenter des dispositifs de pression pour le réservoir de coulée, et de réguler soigneusement le taux de refroidissement.

Orifice de laitier

Un orifice de laitier est une cavité remplie de laitier, généralement située en bas, autour du canal, ou dans un coin de la coulée. Il résulte de pratiques de coulée mal adaptées ou d'un design de porte de coulée inadéquat. Prévenir les orifices de laitier nécessite un design de porte approprié, l'inclinaison du moule durant le versement, et un contrôle effectif du flux.

Craquelures thermiques et froides

Les craquelures thermiques sont de couleur gris foncé ou noire en raison de l'oxydation et sont souvent visibles lors de l'inspection. Elles sont liées à des inclusions de rétrécissement ou de laitier et surviennent typiquement aux angles de coulée, aux jonctions d'épaisseur, et aux sections entre le réservoir de coulée et la coulée. Ces fissures sont causées par des vitesses de refroidissement élevées, ce qui augmente la contrainte interne. Prévenir les craquelures thermiques nécessite d'examiner les épaisseurs de mur et les transitions et d'ajuster les enrobages en conséquence.

Coupure à froid

Les coupures à froid sont des fissures de surface aux bords arrondis et des écailles au milieu, apparaissant sur des plans horizontaux ou verticaux fins ou à des joints muraux. Elles peuvent être causées par des problèmes de ventilation, des températures basses, un enrobage inapproprié, un mauvais positionnement des réservoirs de coulée, ou des vitesses de versement lentes. Traiter les coupures à froid peut être réalisé par une amélioration du design avec des canaux appropriés, des systèmes d'échappement, et une inclinaison durant le versement.

Non coulée

Les non-coulées surviennent lorsque la cavité du moule n'est pas complètement remplie, souvent en raison d'une coque froide, de métal froid, ou d'un faible taux de remplissage.

Inclusions

Les inclusions sont des cratères de tailles variées résultant de particules non métalliques dans la coulée. Elles peuvent également apparaître sous forme de cavités ou de formes irrégulières avec des matériaux réfractaires. Les causes incluent des fissures dans le moule en cire permettant à des débris céramiques d'entrer dans la cavité du moule.

Conclusion

• La fonderie à la cire perdue, ou fonderie sous pression, est un processus de fonderie qui utilise un modèle en cire pour créer le design initial d'une pièce devant être produite dans un moule en céramique.
• La fonderie à la cire perdue peut produire une variété de pièces complexes et intriquées avec d'excellentes tolérances.
• La fonderie à la cire perdue est utilisée pour produire des pièces nécessitant des tolérances serrées avec des parois plus fines et des finitions de surface exceptionnelles qui nécessitent très peu de finition après le processus.
• Le processus de coulée pour la fonderie à la cire perdue implique plusieurs étapes qui commencent par la création du modèle, ou maître, qui est fabriqué en cire.
• La fonderie à la cire perdue utilise une large gamme de métaux pour créer des pièces avec une précision et des tolérances exceptionnelles.

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