Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
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.
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Die casting is the most economical and the most widely used method for aluminum casting. It is suitable for large volume productions, especially for the automotive industry, but offers limited mechanical properties. Several variants of HPDC, vacuum HPDC, Squeeze Casting and Semi Solid Casting offer improved mechanical properties. Gravity or low pressure permanent mold casting is more costly but offer higher mechanical properties and allows for the use of sand cores.
Auteur(s)
-
Michel GARAT : Ingénieur ESPCI, consultant privé, ancien directeur R & D Aluminium Pechiney et project manager Rio Tinto Alcan, Peyrins, France
-
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 :
-
finesse de structure métallurgique ;
-
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 :
L'expertise technique et scientifique de référence
MOTS-CLÉS
procédés de fonderie conception du moule propriétés des pièces moulage sous pression moulage coquille
KEYWORDS
foundry processes | die design | properties of the parts | high pressure die casting | permanent mould casting
VERSIONS
- Version archivée 1 de mars 2004 par Jean-Jacques PERRIER †, Sylvain JACOB
DOI (Digital Object Identifier)
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Conclusion
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2. Moulage sous pression et procédés apparentés
La fonderie sous pression classique consiste à remplir un moule métallique à grande vitesse et à appliquer ensuite une très haute pression, généralement de l’ordre de 50 à 100 MPa pendant la solidification. La fonderie sous pression est le procédé le plus utilisé en termes de tonnage. Il se prête essentiellement aux très grandes séries, offrant le plus bas coût de pièce mais nécessitant des investissements (machines et moules) beaucoup plus élevés que la coquille. La sous pression classique permet de réaliser des pièces minces très ouvragées avec des tolérances dimensionnelles et des états de surface excellents, et ce dans une très grande gamme de tailles et de poids de pièces. Elle présente cependant deux limitations majeures : l’impossibilité pratique (sauf procédés encore peu répandus aujourd’hui) d’employer des noyaux, et une porosité à cœur des pièces assez élevée limitant fortement la ductilité et interdisant les traitements thermiques classiques T6 et T7 (noter que des traitements innovants pourraient prochainement être applicables). Ceci ne l’empêche pas de satisfaire aux besoins de l’industrie automobile pour une vaste gamme de pièces (blocs cylindres, carters de boîte, d’embrayage, de transmission automatique, démarreurs, alternateurs, pompes, carters de direction, etc) et également à ceux de bien d’autres industries. Probablement en raison des enjeux technico économiques considérables, la sous pression a bénéficié de progrès technologiques immenses dans les vingt-cinq dernières années : introduction et généralisation des machines à système d’injection piloté en temps réel (en boucle fermée), conception et modélisation du remplissage et de la solidification, maîtrise des échanges thermiques, traçabilité des paramètres de fabrication.
Pour remédier à la porosité, rendre le traitement thermique possible et ainsi accéder à des caractéristiques très élevées (que la haute vitesse de solidification favorise), plusieurs variantes ont été développées : la sous pression sous vide, le squeeze casting et l’injection de métal semi-solide thixotrope. Les deux premiers ont jusqu’à présent trouvé des créneaux limités mais le troisième est encore marginal. Un handicap majeur est que ces variantes ne présentent pas,...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(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.
HAUT DE PAGE2 Bases de données bibliographiques internationales
Aluminium Metadex
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France
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