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Auteur(s)
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Michel SUERY : Docteur ès Sciences - Directeur de recherche au Centre National de la Recherche Scientifique - Directeur du laboratoire Génie Physique et Mécanique des Matériaux à l’Institut National Polytechnique de Grenoble
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Lire l’articleINTRODUCTION
La mise en forme des alliages à partir de l’état liquide peut être réalisée selon différents procédés ayant tous en commun le fait que l’alliage doit être coulé liquide à une température suffisante pour permettre le remplissage correct du moule. Il en résulte alors souvent des problèmes aigus de ségrégation, d’apparition de porosités et de formation de retassures. La mise en forme à une température plus basse, à partir d’un état déjà partiellement solidifié, semble, a priori, très intéressante ; elle se heurte cependant au caractère dendritique de la solidification qui fait que l’alliage ne peut être coulé avec succès dans un moule dès que la fraction volumique solidifiée dépasse 20 à 30 % environ. Cet état ne peut davantage subir de déformations importantes sans apparition de fissures et ségrégation de la phase liquide. Des travaux menés au MIT (Massachusetts Institute of Technology) dans les années 70 ont montré qu’un brassage mécanique intense du liquide en cours de solidification peut empêcher la formation de cette structure dendritique et conduire ainsi à une gelée semi-solide à viscosité relativement faible, susceptible d’être mise en forme dans cet état. Les premiers travaux furent rapidement mis à profit pour appliquer la technique à des alliages ferreux dans le cadre de programmes supportés par le gouvernement américain. La faisabilité de la mise en forme semi-solide fut ainsi démontrée, non seulement par moulage par injection de la gelée produite par brassage, mais aussi par moulage de billettes semi-solides obtenues par refusion partielle de barres ou de lingots préalablement solidifiés à partir de la gelée.
Depuis, des progrès importants ont été réalisés, notamment en ce qui concerne l’utilisation d’un brassage électromagnétique pour l’obtention de la gelée. D’autres procédés de mise en forme à l’état semi-solide (forgeage, laminage, extrusion) ont pu être développés.
Le rhéoformage désigne l’ensemble des procédés de mise en forme appliqués aux alliages dans l’état semi-solide obtenu au cours de la solidification.
Le thixoformage désigne l’ensemble des procédés de mise en forme appliqués aux alliages dans l’état semi-solide obtenu au cours d’une refusion partielle.
Les pourcentages entrant dans la composition des alliages sont, sauf précision contraire, des pourcentages massiques.
L'expertise technique et scientifique de référence
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- Version archivée 1 de oct. 1985 par Michel SUERY
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État semi-solide4. Pièces concernées, perspectives de développement et conclusion
La mise en forme semi-solide est maintenant entrée dans une phase de production industrielle. Elle concerne essentiellement les alliages d’aluminium de type AS 7, mais des laitons sont aussi utilisés pour la fabrication de pièces de plomberie par exemple. L’intérêt de la technique est alors d’offrir une réduction de masse de 50 à 60 % par rapport au forgeage ou à la fonderie traditionnelle.
Cette production industrielle est justifiée par les caractéristiques principales du procédé :
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haute compacité des pièces ;
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caractéristiques mécaniques excellentes ;
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précision dimensionnelle des pièces et possibilité de réaliser des sections minces ;
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états de surface comparables à ceux de la fonderie sous pression ;
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cadences de production élevées,
qui font que le secteur automobile est le plus concerné. On citera toutefois pour mémoire la fabrication de connecteurs électriques pour des applications en aéronautique militaire aux États-Unis.
Les principales pièces actuellement obtenues dans le secteur automobile sont :
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les pièces d’étanchéité actuellement non produites par moulage par injection :
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rampes d’injection (figure 14),
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maîtres cylindres de frein,
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corps de système de freinage ABS,
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capots d’étanchéité ;
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certaines pièces actuellement réalisées en fonderie sous pression mais avec des taux de rebut anormalement élevés ;
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des pièces réalisées habituellement en un autre alliage et remplacées par un alliage d’aluminium pour des raisons de poids (support d’arbre de culbuteur, support de poulie-tendeur de courroie de distribution) ;
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des pièces de sécurité à hautes caractéristiques mécaniques :
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support de moteurs,
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porte-moyeux,
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éléments de suspension,
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roues.
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Bien que certaines de ces pièces soient déjà en production, il apparaît que celles‐ci constituent plutôt des perspectives d’industrialisation, compte tenu des problèmes de fiabilité que peut poser encore la réalisation de telles pièces.
Outre les perspectives concernant...
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