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Les procédés de moulage en fonderie d'acier sont nombreux. Ils diffèrent d'une manière générale par :
-
la nature des matériaux de moulage et de noyautage utilisés ;
-
les moyens manuels ou mécaniques employés pour leur mise en œuvre ;
-
l'utilisation de modèles permanents ou non permanents (perdus) ;
-
l'emploi de moules avec châssis ou sans (moulage en mottes), voire le recours à des fosses creusées dans le sol de l'atelier, où l'on bâtit le moule, dans le cas de très grosses pièces (moulage en fosse).
Toutefois ce dossier traite seulement des principaux procédés de moulage sable généralement utilisés pour la fabrication des grosses, voire des très grosses pièces en acier, ainsi que des moyens et des techniques auxquels on a recours pour leur mise en œuvre. Il précise aussi leurs limites en termes de faisabilité. Il aborde également un procédé particulier de fabrication des grosses pièces en acier : le procédé de centrifugation en moule métallique.
Pour une pièce donnée, le choix du procédé de moulage dépend de nombreux paramètres, mais surtout des dimensions d'encombrement de la pièce et de son poids, et du nombre de pièces à réaliser (notion de série).
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Quelques notions
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2. Principaux procédés de moulage pour grosses pièces
Les pièces massives en acier et/ou de grande taille sont le plus souvent réalisées en série unitaire ou en très petite série, le plus souvent par des procédés de moulage et de noyautage en sable à prise chimique à froid, dont la mise en œuvre s'effectue manuellement. Les moules en sable sont alors réalisés dans des châssis, évidemment de grandes dimensions, ou bien dans des fosses creusées dans le sol de la fonderie et dans lesquelles on bâtit le moule (moulage en fosse).
Certaines pièces de révolution sont également fabriquées par centrifugation dans des moules métalliques.
2.1 Procédés de moulage sable à prise chimique à froid (« autodurcissants ») 1 8 9 10
Dans ces procédés, le moule, le plus souvent en sable siliceux (encadré 1), est aggloméré par des liants organiques ou minéraux qui durcissent à la température ambiante, en présence d'agents de prise (catalyseur, durcisseur liquide, accélérateur de prise...) préalablement additionnés au sable, d'où leur désignation : procédés de moulage sable « autodurcissants ».
Dans certains cas particuliers (aciers au manganèse par exemple) et le plus souvent en application locale seulement (sable au contact du modèle ou des boîtes à noyaux), le sable siliceux est remplacé par un sable présentant des caractéristiques physiques particulières (réfractarité, conductivité thermique, etc.). Citons parmi les sables de contact les plus employés : les sables de chromite, de zircon, de chamotte, à l'olivine, la kerphalite, etc.
La confection des mélanges s'effectue en grandes quantités dans des malaxeurs continus (figure 9). Le sable ainsi préparé n'a aucune cohésion au moment de sa mise en œuvre.
La rigidité des moules, obtenue après prise, a un effet bénéfique non seulement sur la précision dimensionnelle et géométrique, et sur la compacité des pièces coulées, mais aussi sur leur aspect de surface.
La possibilité de régler le temps de prise du sable, fonction de sa durée de vie, de quelques minutes à quelques heures, suivant les procédés,...
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