Orientation professionnelle Mécanicien fonderie

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1 Orientation professionnelle Mécanicien fonderie 1. Date: Matière / Classe : Technologie, 2 ème année de formation 3. Thèmes des séquences de cours : 1. Vue d'ensemble 2. Moulage basse pression 3. Moulage sous pression

2 Orientation professionnelle Mécanicien fonderie Moulage de pièces en moules Date: 2. Matière / Classe : Technologie, 2 ème année de formation 3. Thèmes des séquences de cours : 1. Vue d'ensemble 2. Moulage basse pression 3. Moulage sous pression 4. Pré requis : Procédés de moulage 5. Introduction : Pour la fabrication de grandes séries, on se sert de moules réutilisables. Ceci permet de raccourcir le temps de moulage, d'assurer une qualité constante et de réduire le coût à l'unité. L'élève devrait: Objectifs d'apprentissages définis Degrés d'exigence Objectifs - Etre initié au procédé de moulage par moule permanent - Connaître la fabrication de pièces moulées à basse pression et sous pression. Savoir Comprendre Durée: Aides pédagogiques: Exigences 6 heures Formes, modèles, pièces d'œuvre

3 2 1. Vue d'ensemble De nombreuses pièces moulées sont fabriquées en très grandes séries. A l'aide de l'exemple d'une pièce moulée sous pression, sur laquelle on reconnaît les empruntes des tiges d'éjection, on constate que ces pièces n'ont pas été fabriquées par moule en sable. Console Matière: Magnésium AZ 91 HP Mesures: 200 x 191 x 40 mm Poids: 353 gr Carter de support de roue Matière: Magnésium AZ 91 HP Mesures: 150 x 80 x 60 mm Poids: 120 gr Carter de vilebrequin Matière: Magnésium AZ 91 HP Mesures: 240 x 120 x 80 mm Poids: 290 gr Le moulage en coquille et le moulage sous pression trouvent le plus grand champ d'application. L'acier n'est pas coulé dans les coquilles parce que des fissures peuvent apparaître sur les pièces à cause de l'important retrait. La résistance aux températures élevées de certaines pièces de la machine à mouler sous pression n'est pas suffisante pour couler de la fonte de fer et le métal lourd. C'est la raison pour laquelle le moulage sous pression ne concerne que les alliages Al, Mg et Zn. Si des pièces en fonte de fer sont moulées en coquille, elles doivent systématiquement être recuites, ce qui occasionne d'importants coûts supplémentaires. Généralement les températures élevées du moulage du cuivre et des métaux ferreux représentent une contrainte considérable pour le moule. On ne pourra par conséquent pas fabriquer autant de pièces avec le même moule qu'avec des alliages de métaux légers ou du zinc. La rentabilité du procédé de moulage vis-à-vis du moule en sable perdu est ainsi remise en question.

4 3 2. Moulage basse pression Le remplissage des moules perdus et des moulages en coquilles se fait par gravité. C'est la raison pour laquelle des replis apparaissent toujours sur les épaisseurs fines de paroi. Avec le remplissage par pression mécanique, même les épaisseurs fines de paroi peuvent être parfaitement remplies de métal. Tôles de noyau - sable Commande de siphon (Thermo élément) Siphon Réglage de pression Creuset Chauffage du foyer Fonte Foyer Moule en sable basse pression Le procédé à basse pression est principalement utilisé pour l'aluminium. La qualité des pièces en aluminium dépend essentiellement du nombre d'inclusions d'oxyde et de gaz. Les pièces moulées sous inclusion de gaz ne tolèrent pas de traitement thermique car la dilatation du gaz lors de l'échauffement provoque des modifications des cotes de la pièce.

5 4 Le procédé basse pression évite la formation d'oxyde grâce au fourneau hermétiquement fermé et à la suppression du puisage du métal en fusion lors de l'injection. Le siphon au graphite ou en céramique plonge dans la fonte et relie ainsi directement le moule avec un métal parfait. Le remplissage du moule se fait par légère surpression (0,3 à 0,7 bar) sur la surface de la fonte. Après solidification de la pièce moulée, le métal superflu s'écoule de la partie chauffée du système de moulage et retourne dans la fonte. Ainsi la part de matière mise en circuit reste très réduite La pression relativement basse du métal lors du moulage permet l'utilisation de noyaux de sable. Etant donné que les pièces fabriquées par ce procédé supportent un traitement thermique, elles répondent aux exigences les plus sévères. Exemples: jantes de voitures, ferrures de bâtiments Demi moule mobile Ejecteur f Plaque mobile Plaque fixe Table à moule Entrée d'air comprimé Couvercle Siphon Four d'attente Creuset Installation de chauffage Moulage en coquille basse pression

6 5 3. Moulage sous pression Pour les épaisseurs de parois très fines, on peut, contrairement au moulage basse pression, atteindre une précision améliorée grâce à une pression plus élevée. Le métal liquide (50 à 100 au-dessus de la température de liquéfaction) est envoyé dans la moule sous haute pression. Il en résulte une force importante qui agit sur les demi moules (pouvoir explosif). Pendant le processus de moulage les demi moules sont maintenus par la force de serrage de la machine à mouler sous pression. Avant le processus de moulage, le métal liquide est puisé dans l'orifice de remplissage de la chambre de moulage. Ce faisant, une oxydation de la fonte ne peut être évitée. Lors du processus de moulage, des bulles d'air peuvent entrer dans le moule par l'action du piston de coulée. De telles bulles peuvent rester dans la pièce moulée si l'évent est insuffisant. Chambre de remplissage Cylindre hydraulique Chambre de remplissage Cylindre hydraulique Piston de coulée Piston de coulée Chambre de remplissage Cylindre hydraulique Chambre de remplissage Cylindre hydraulique Piston de coulée Piston de coulée Demi moule mobile Pastille Pièce

7 6 Pour extraire la pièce moulée on ouvre le demi moule mobile. Ensuite l'unité d'éjection pousse la pièce hors de la forme en direction opposée à l'aide des tiges d'éjection. Demi moule mobile Demi moule de coulée fixe Demi moule d'éjection (mobile) Colonne de guidage (Machine sous pression) Moule sous pression Demi moule mobile Réservoir sous pression Orifice de remplissage Chambre de Piston de Piston coulée coulée d'entraînement Soupape de fermeture Principe de fonctionnement d'une machine à mouler sous pression à chambre froide

8 7 Exemple d'outil de moulage sous pression et de machine Outil de moulage sous pression À quatre unités coulissantes hydrauliques Pièce moulée: Console pour colonne de direction Installation de moulage à basse pression avec four à creuset

9 Fiche de travail élève 8 Nom de l'élève: Temps alloué: Score possible: Score 1. Quelles sont les particularités des pièces moulées en coquille? 2. D'après quel procédé de moulage peut-on fabriquer des tubes de façon économique? 3. De quelle manière le métal est-il coulé dans le moule lors d'un moulage à basse pression? 4. Pourquoi les pièces moulées à basse pression ont-elles moins d'inclusions d'oxyde et de gaz? 5. Quel rôle jouent les tire noyaux dans le moule de coulée sous pression? 6. Pourquoi le piston de coulée doit-il avoir une avance lente lors du remplissage du moule sous pression?

10 Fiche de travail élève Enseignant 9 Exemplaire de l'enseignant Nom de l'élève: Temps alloué: 20 minutes Score possible: 100 Score 1. Quelles sont les particularités des pièces moulées en coquille? 20 - plus petite surépaisseur pour usinage - texture à grain très fin - surface très lisse - grande précision dans les cotes 2. D'après quel procédé de moulage peut-on fabriquer des tubes de façon économique? 15 A l'aide de la coulée centrifuge 3. De quelle manière le métal est-il coulé dans le moule lors d'un moulage à basse pression? 15 Par injection de la fonte avec une pression de 0,3 à 0,7 bar. 4. Pourquoi les pièces moulées à basse pression ont-elles moins d'inclusions d'oxyde et de gaz? 20 La fonte se trouve dans un four d'attente fermé hermétiquement. Le puisage du métal disparaît. 5. Quel rôle jouent les tire noyaux dans le moule de coulée sous pression? 15 Les tire noyaux forment des contre dépouilles sur les pièces moulées. 6. Pourquoi le piston de coulée doit-il avoir une avance lente lors du remplissage du moule sous pression? 15 Afin d'éviter au métal de gicler dehors lors de la fermeture de l'orifice de remplissage et afin que la chambre de coulée puisse être aérée.