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NOTE DE L'ÉDITEUR
La norme NF EN 1706 (A57-220) du 22/04/2020 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN 1706+A1 d'août 2021 : Aluminium et alliages d'aluminium - Pièces moulées - Composition chimique et propriétés mécaniques
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2109 (Septembre 2021).
La norme NF EN 1706 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN 1706 (A57-220) : Aluminium et alliages d'aluminium - Pièces moulées - Composition
chimique et propriétés mécaniques (Révision 2020)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2004 (Mai 2020).
Cet article est la réédition actualisée de l’article M3637 intitulé « Moulage des alliages d’aluminium - Moules permanents » paru en 2004, rédigé par Jean-Jacques PERRIER et Sylvain JACOB.
RÉSUMÉ
Le moulage sous pression est le procédé le plus économique et le plus largement utilisé pour la fonderie d'aluminium. Il convient aux grandes séries de pièces - en particulier pour l'automobile - à caractéristiques mécaniques moyennes. Diverses variantes de la sous pression visent à obtenir de meilleures propriétés mécaniques : sous pression sous vide, squeeze casting et semi-solide. Le moulage coquille, en gravité ou basse pression, est un peu plus coûteux, mais offre de plus hautes caractéristiques mécaniques et la possibilité d'utiliser des noyaux sable.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleAuteur(s)
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Michel GARAT : Ingénieur ESPCI, consultant privé, ancien directeur R & D Aluminium Pechiney et project manager Rio Tinto Alcan, Peyrins, France
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André LE NÉZET : Ingénieur ESF, expert moulage des alliages non ferreux, RENAULT, Rueil-Malmaison, France
INTRODUCTION
Le moulage en moules permanents (métalliques, fonte ou acier) permet de produire un grand nombre de pièces avec un seul moule métallique, capable de résister aux chocs thermiques cycliques, à l’érosion et à l’attaque chimique (dissolution partielle ou étamage) résultant du contact avec l’aluminium liquide, sans se déformer. Le moule doit posséder une bonne résistance mécanique et son maintien fermé pendant la coulée (qui peut se faire soit par gravité, soit sous pression) doit être assuré par le banc ou la machine de coulée.
La fonderie d’aluminium en moules métalliques permanents se divise en deux grands groupes de procédés que nous appellerons par commodité la fonderie coquille et la fonderie sous pression.
D’une façon générale, ces procédés de coulée en moule métallique présentent une supériorité sur le moulage au sable en ce qui concerne les points suivants :
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finesse de structure métallurgique ;
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caractéristiques mécaniques statiques et dynamiques via la vitesse de refroidissement, sauf en coulée sous pression classique où la turbulence du remplissage dégrade considérablement la compacité et la teneur en inclusions ;
-
précision dimensionnelle ;
-
état de surface (fonction du poteyage).
Ces procédés exigent des tracés de pièces très bien étudiés et des moules de bonne qualité. Ils demandent une grande rigueur dans la mise en œuvre et nécessitent le suivi de certains paramètres tels que la régularité des cycles de production, les températures du moule et du métal coulé. Les alliages Al-Si sont de très loin les mieux adaptés à ces procédés. Les alliages sensibles à la crique à chaud, comme les AlCu5 et AIMg3 à 6 sont utilisables en coquille dans des pièces à la géométrie adaptée, de même que l’AlMg5Si2 en sous pression.
Globalement, un choix judicieux du couple alliage/procédé permet de satisfaire les exigences requises par la majorité des applications, et il est estimé que plus de 90 % (en volume) des pièces moulées en aluminium sont produites à partir de ces procédés en moule permanent.
Pour compléter son approche, le lecteur est invité à consulter les articles suivants :
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MOTS-CLÉS
procédés de fonderie conception du moule propriétés des pièces moulage sous pression moulage coquille
VERSIONS
- Version archivée 1 de mars 2004 par Jean-Jacques PERRIER †, Sylvain JACOB
DOI (Digital Object Identifier)
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Moulage coquille et procédés apparentés
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3. Conclusion
Les deux grands types de procédés de fonderie en moules métalliques permanents, la coquille et la sous pression, ont connu dans les vingt dernières années un développement remarquable à la fois en volume (lié essentiellement à la croissance de l’emploi de l’aluminium dans l’automobile) et à la fois d'un point de vue technologique. À part l’introduction des pièces ductiles de châssis coulées en sous pression sous vide, il n’y a pas eu de révolution ni au niveau des alliages ni au niveau des procédés, sauf une, l’apparition et la généralisation de la simulation numérique. Il faut relever par contre un remarquable progrès continu portant sur le traitement et la qualité du métal, le remplissage et la solidification (la simulation a été décisive pour ces deux points). Des traitements thermiques plus économiques se développent : mise en solution à durée réduite, exploitation de la trempe au démoulage et du T5. En fonderie sous pression, la technologie des machines a connu un véritable saut technologique avec l’introduction du pilotage en temps réel et boucle fermée. Les immenses possibilités de l’informatique et de l’automatisme ont aussi permis de mettre sous contrôle les multiples paramètres et d’améliorer ainsi progressivement la qualité en exploitant toutes les corrélations possibles et aussi en arrêtant instantanément les pièces potentiellement défectueuses. L’organisation des fonderies et de toutes les opérations aval de contrôle et de parachèvement ont aussi considérablement progressé.
Dans le cas particulier de la France, la fonderie coquille est traditionnellement à la pointe de la technique. La fonderie sous pression n’utilise pas aujourd’hui autant le vide que le font les fondeurs allemands, par exemple. Il est plausible que cette technologie se développe en France, d’abord pour améliorer la qualité des pièces classiques et peut être ensuite pour couler des pièces ductiles si la pression de l’allègement conduit l’industrie automobile française à utiliser de telles pièces.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - DROUZY (M.) - Caractéristiques thermiques des coquilles pour la coulée des alliages légers - Fonderie n° 317, p. 407-411 (nov. 1972).
-
(2) - Technologie de la fonderie en moules métalliques – Tome 1 : fonderie par gravité - Éditions techniques des Industries de la Fonderie (1984).
-
(3) - BOUVIER (V.), JACOB (S.) - Le Dossier Cobapress - Hommes et Fonderie N° 378 (Octobre 2007).
-
(4) - Technologie de la fonderie en moules métalliques – Tome 2 : fonderie sous pression - Éditions techniques des Industries de la Fonderie (1977).
-
(5) - Guide du tracé des pièces moulées en alliages légers - Éditions techniques des Industries de la Fonderie (1987).
-
(6) - Le moulage sous pression des alliages d’aluminium (8 tomes et...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Catalogue des Éditions Techniques des industries de la Fonderie et Brochures du Centre Technique des Industries de la Fonderie.
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