Fonderie de précision à modèle perdu - Application aux super-alliages

Ce dossier traite des caractéristiques de la fonderie de précision à modèle perdu (Investment Casting en langage anglo‐saxon) pour une de ses applications les plus modernes, celles des aubes de turboréacteurs. La description faite des procédés trouve ses limites dans la propriété industrielle des sociétés qui les ont développés et peut être complétée par la bibliographie (en fin de dossier).

On retrouvera ici les étapes bien connues de la fonderie à la cire perdue pratiquée depuis au moins le deuxième millénaire avant Jésus‐Christ en différents lieux de la planète et qui a permis le moulage de très nombreuses œuvres artistiques en bronze remarquables. Citons, entre autres, Donatello (1386-1466) qui le premier depuis l’antiquité coula en Europe une statue équestre.

Les progrès réalisés ces quarante dernières années dans la formulation des matériaux métalliques à hautes caractéristiques mécaniques à chaud ont conduit à la mise au point d’alliages à base de nickel ou à base de cobalt à durcissement structural et à leur emploi dans les composants les plus sollicités en température des turbomachines.

Le recours aux techniques de moulage de précision pour leur mise en forme est particulièrement justifié sinon imposé par les raisons suivantes :

• ces alliages qui, par définition, sont peu déformables à chaud, ne sont ni forgeables ni facilement usinables ;

• pour étendre la durée de vie des pièces soumises en fonctionnement aux plus hautes températures, le concepteur de celles‐ci inclut en leur sein un circuit de ventilation parcouru, en service, par un flux d’air destiné à les refroidir ; la technique du noyautage, partie intégrante de tout procédé de fonderie, permet la réalisation de ces pièces creuses ;

• les formes aérodynamiques complexes de certains composants de turboréacteurs sont obtenues directement de fonderie avec des tolérances dimensionnelles réduites et des états de surface de haute qualité à des coûts de fabrication considérablement moindres que par toute autre technique d’usinage, classique ou non ;

• la maîtrise des structures métallurgiques par le contrôle des modes de solidification du métal après la coulée et par les traitements thermiques associés permet d’optimiser les propriétés des matériaux en fonction des conditions de service ;

• enfin, la mise en place de procédures d’Assurance Qualité associées aux performances des moyens de contrôle non destructif permet de garantir l’intégrité de la matière et son niveau de caractéristiques.

On pourra se reporter utilement aux articles Solidification Cristallisation et microstructures [M 58] et Solidification Macrostructures et qualité des produits [M 59] du présent traité.