Présentation
Auteur(s)
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Gérard FACY : Ingénieur des Arts et Métiers - Professeur à l’École nationale supérieure d’arts et métiers de Paris
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Lire l’articleINTRODUCTION
La qualité exigée aujourd’hui des produits industriels nécessite la mise en place dans les entreprises d’une politique de contrôle efficace.
Les produits obtenus par la technique de fonderie obéissent à cette même règle, d’autant que l’emploi de nouveaux alliages métalliques allié à des techniques de fonderie innovantes connaît un grand développement et offre un champ d’application qui intéresse toutes les branches de l’activité industrielle. Aussi, outre leurs emplois traditionnels, les pièces de fonderie sont présentes également dans les biens d’équipement, l’industrie automobile, la construction ferroviaire, la construction aéronautique et aérospatiale, et même, dernièrement, dans la téléphonie mobile !
La fonderie est essentiellement un métier de savoir‐faire dont la qualité de la fabrication dépend de très nombreux paramètres.
Pour viser l’objectif de la qualité totale de ses produits ainsi que leur conformité aux cahiers des charges, l’industrie de la fonderie s’appuie sur les plus récentes avancées scientifiques et techniques en matière de contrôle et de suivi de processus de production.
Les recherches qui sont activement menées en fonderie pour caractériser les matériaux, celui de la pièce moulée comme ceux du moule, contribuent fortement au développement de la simulation numérique.
La numérisation permet de simuler les phénomènes physiques intervenant en fonderie. Elle constitue aujourd’hui une aide indispensable à la conception du produit moulé en permettant de nombreux contrôles antérieurs à la production, comme la prédiction de la structure de l’alliage coulé, le niveau de qualité de la pièce moulée, ainsi que sa tenue en service.
Les contrôles de fonderie contribuent directement à une meilleure maîtrise des processus de production et débouchent sur un nouvel état d’esprit fondé sur la qualité totale, la recherche du zéro défaut, ou le bien faire dès la première fois, qui implique tous les acteurs de l’entreprise.
Toutefois, la fonderie, pas plus que les autres techniques, ne peut fournir un produit « parfait ». Il est important de convenir clairement, avec le client, de la sévérité des moyens de contrôle à mettre en œuvre, selon les fonctions assurées par la pièce, son coût de production et les délais convenus. En outre, la nature de l’alliage, la technique de fonderie employée, le type de fabrication unitaire ou en série, conditionneront la politique de contrôle à adopter.
À cet effet, la rédaction d’un programme de contrôle définissant les diverses procédures à suivre constituera, pour le fondeur, un auxiliaire indispensable à la production de pièces de fonderie de qualité et, pour le client, l’assurance d’une démarche de progrès.
Cet ensemble se compose de deux articles :
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[M 3 660] Contrôles en fonderie. Principes ;
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Contrôles en fonderie- Mise en œuvre Contrôles en fonderie. Mise en œuvre ;
auxquels se rattache un fascicule de documentation :
-
Contrôles en fonderie. « Pour en savoir plus ».
VERSIONS
- Version courante de févr. 2023 par Alexis VAUCHERET
DOI (Digital Object Identifier)
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2. Conception des pièces de fonderie
Différents contrôles interviennent pendant les phases de conception de la pièce de fonderie et du moule.
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Le tracé de la pièce sera optimisé en tenant compte des règles générales en usage en fonderie. Une concertation avec le fondeur permettra d’intégrer les possibilités offertes par le procédé de fonderie retenu, ainsi que par l’alliage.
Exemplebonne précision dimensionnelle et possibilité d’obtenir localement des structures métallurgiques particulières, comme de la cémentite, en plaçant des refroidisseurs métalliques dans le moule.
Les exigences découlant de ces choix seront également prises en compte, afin de réduire les risques de non‐qualité. Ainsi, le fondeur peut être amené à proposer des modifications du tracé initial de la pièce pour éviter la formation de criques dans les parties où le retrait est gêné. Cela implique que le fondeur soit associé très tôt à la conception de la pièce (figure 5), pour minimiser par la suite le coût des contrôles ainsi que le taux de rebuts.
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Des logiciels de plus en plus performants exploitent les nombreuses possibilités offertes par la numérisation en permettant une simulation des phénomènes physiques intervenant en fonderie. Ils offrent aujourd’hui une aide indispensable à la conception du produit moulé en permettant une approche prédictive de la structure métallurgique et de la santé des pièces. Ainsi il est possible de contrôler, par la simulation numérique, le remplissage du moule par l’alliage en fusion ainsi que la cinétique du refroidissement de la pièce dans le moule.
Dans certains cas, ce moyen de contrôle numérique constitue une approche rapide et efficace permettant de valider des solutions déjà définies dans leurs grandes lignes, grâce à l’expérience du fondeur.
Le plus souvent, la complexité des pièces étudiées nécessite l’emploi de ces logiciels de simulation pour gérer efficacement et rapidement des procédures plus lourdes s’appuyant sur de multiples bases de données.
Validation après contrôle
Il est ainsi possible d’obtenir, en quelques heures seulement, la définition graphique complète du remplissage d’un moule et du système de masselottage d’une pièce...
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