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Auteur(s)
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Sylvain JACOB : Aluminium Pechiney - Activité alliages de moulage
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Lire l’articleINTRODUCTION
La qualité d’une pièce moulée peut être définie comme son aptitude à satisfaire les exigences spécifiées par le cahier des charges du client. Elle dépend de la conception de la pièce par le donneur d’ordres, et du soin apporté à sa réalisation par le fondeur, qui doit maîtriser un grand nombre de paramètres de fabrication.
La recherche de cette qualité passe entre autres par la reconnaissance et la description des anomalies ou défauts qui peuvent se produire au cours du processus de fonderie, indispensables pour la mise en place d’actions correctives. Les défauts que l’on observe sur les pièces moulées en alliages d’aluminium sont analogues à ceux rencontrés avec d’autres métaux et alliages, avec néanmoins des particularités qui leur sont propres, comme leur grande oxydabilité à l’état liquide et leur tendance à dissoudre l’hydrogène. Ces défauts seront examinés dans la première partie de l’article.
La conception des pièces ne peut se faire sans tenir compte du procédé de moulage adopté. La diversité de ces procédés dans le cas des alliages d’aluminium implique certaines règles élémentaires, dont la bonne application conditionne l’obtention de pièces de qualité. Les techniques numériques dites de « prototypage virtuel », qui vont du calcul dimensionnel jusqu’à la simulation du remplissage, de la solidification et du refroidissement, permettent une meilleure conception des pièces et une amélioration de leur qualité, ainsi qu’une réduction significative des coûts et des délais de mise au point.
L’étude complète du sujet comprend les articles :
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– Fusion des alliages d’aluminium ;
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– Moulage des alliages d’aluminium. Généralités. Moules destructibles ;
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– Moulage des alliages d’aluminium. Moules permanents ;
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[M 3 638] – Fonderie d’aluminium : défauts et conception des pièces (le présent article) ;
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– Fusion, moulage et fonderie des alliages d’aluminium. Pour en savoir plus.
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VERSIONS
- Version courante de déc. 2013 par Michel GARAT, André LE NÉZET
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Simulation numérique du remplissage et de la solidification3. Directives générales de conception des pièces
Pour exploiter au mieux les avantages et le potentiel des alliages d’aluminium et bénéficier des progrès réalisés dans les techniques de moulage, le constructeur doit apporter un soin particulier à la définition des pièces. Les études font intervenir les facteurs fonctionnels et des facteurs spécifiques liés au procédé de moulage et à l’alliage utilisé.
La diversité des procédés de moulage utilisables avec les alliages d’aluminium implique certaines règles spécifiques [24]. Le choix d’un alliage est lié à son mode de moulage, et on ne peut dissocier les deux pour atteindre une qualité de produit déterminée et réaliser la production requise (pièces unitaires, petites ou grandes séries).
Nous nous limitons dans cet article à des règles générales en y ajoutant des règles relatives aux procédés en moule métallique.
3.1 Règles générales de tracé
Les règles générales de tracé des pièces moulées s’appliquent aux alliages d’aluminium.
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Pour satisfaire aux exigences de résistance mécanique, il faut tenir compte des propriétés physiques et mécaniques spécifiques à l’aluminium. Une des plus importantes est le module d’élasticité qui conditionne la rigidité des pièces. Ce module varie selon la composition des alliages entre 67 et 80 GPa soit environ un tiers de celui des aciers. Afin d’obtenir une rigidité satisfaisante, il est nécessaire d’augmenter les moments d’inertie.
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Les autres caractéristiques mécaniques telles que R m , Rp 0,2 , limite d’endurance conduisent, pour un niveau de contrainte donné, à des pièces plus épaisses qu’en fonte GS ou en acier. Mais la faible masse volumique de l’aluminium conduit malgré cela à des rapports poids/performances intéressants, notamment pour ce qui concerne l’allègement. À titre d’exemple, la plupart des études de transposition à l’aluminium de pièces en fonte GS ou en acier indiquent qu’un gain de masse de l’ordre de 50 % peut être atteint, avec un surcoût acceptable.
Les alliages d’aluminium résistent mieux en compression qu’en traction. On peut, dans certains cas, tracer la pièce de manière à...
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