Qu'est-ce que le casting?

La coulée est un procédé de fabrication par lequel un matériau liquide, généralement un métal ou un alliage, est versé dans un moule contenant une cavité de forme souhaitée. Le matériau est ensuite solidifié. La pièce solidifiée (appelée pièce coulée) est ensuite éjectée du moule ou cassée pour terminer le processus.

Son objectif principal dans les équipements mécaniques est de fabriquer des pièces métalliques complexes, hautement résistantes et durables qui sont difficiles ou économiquement imréalisables à produire par d'autres méthodes telles que l'usinage ou le forgeage.

Pourquoi la fonderie est-elle si répandue dans les machines et les équipements?

La casting offre une gamme unique d'avantages qui la rendent indispensable:

Géométrie complexe: Il permet de produire en une seule pièce des pièces avec des canaux internes complexes (par exemple la gaine de liquide de refroidissement dans un bloc moteur), des courbes complexes et des contre-dépouilles.

Production en série: une fois le moule créé, il est possible de produire un grand nombre de pièces identiques de manière très efficace et économique.

Polyvalence des matériaux: Presque n'importe quel métal ou alliage qui peut être fondu peut être coulé, y compris le fer, l'acier, l'aluminium, le bronze et le zinc.

Rentabilité des pièces complexes: Pour les pièces volumineuses ou complexes, la coulée est généralement beaucoup moins chère que l'usinage à partir de blocs métalliques massifs (qui génèrent beaucoup de déchets) ou l'assemblage à partir de nombreuses pièces plus petites.

Excellent rapport résistance au poids (pour certains procédés): des procédés tels que la coulée par investissement permettent de produire des pièces très robustes et légères.

Capacité à fabriquer de grandes pièces: La coulée est l’une des rares méthodes permettant de produire de grandes pièces, telles que des carter de turbine ou des cadres de presse.

Matériaux clés pour la fonderie des machines et des équipements

Le choix du matériau est crucial pour le fonctionnement de la pièce.

Acier: haute résistance et ténacité pour des applications exigeantes. Pour les boîtiers de turbines, les équipements miniers et les composants structurels.

Alliage de cuivre (bronze, laiton): excellente résistance à la corrosion, bonnes propriétés de charge et haute conductivité thermique/électrique. Pour les vannes, les pompes, les engrenages, les roulements et les composants marins.

Exemples d'applications spécifiques dans les machines et équipements

Moteurs à combustion interne:

Bloc moteur: la base du moteur, avec des canaux complexes pour le liquide de refroidissement et l'huile. Fabriqué presque exclusivement par coulée sur sable (en fer ou en aluminium).

Culasse: loge les soupapes et la chambre de combustion. Elle est également principalement fondée sur le sable.

Piston: généralement fabriqué par moulage sous pression permanent, avec une structure de grain fine et une bonne résistance.

Pompes, compresseurs et vannes:

Carter de pompe/compresseur (volute): avec une géométrie interne complexe pour guider l'écoulement du fluide. Fabriqué par moulage au sable ou par moulage par investissement selon les dimensions et la précision.

Turbine: La géométrie complexe des aubes est idéale pour le moulage par investissement.

Corps de vanne: doit supporter des pressions élevées et possède souvent des ports internes complexes. Fabriqué par coulée au sable ou par coulée par investissement.

Transmission de puissance:

Boîte de vitesses et boîtier: boîtier des engrenages et des roulements, généralement réalisé par moulage sous pression (pour les petites installations) ou par moulage au sable (pour les grandes installations industrielles).

Grands engrenages: peuvent être coulés au sable en ébauches presque nettes avant l'usinage des dents.

Machines lourdes et machines-outils:

Cadre et base: exigent une rigidité élevée et un amortissement des vibrations. La fonte de sable est le matériau de choix pour de nombreuses machines-outils, presses et équipements agricoles.

Aérospatiale et turbomachines:

Aubes de turbine/aubes de guidage: avec des canaux de refroidissement internes extrêmement complexes qui doivent résister à des températures extrêmes. Fabriqué en alliage de haute température par moulage d'investissement de précision.

Limitations et considérations de conception

Finition de surface et tolérances: généralement moins bonnes que les pièces usinées ou forgées, bien que des procédés tels que la coulée par investissement soient proches.

Défauts: Si le processus n'est pas soigneusement contrôlé, des défauts internes tels que la porosité, les cavités de retrait et les inclusions peuvent apparaître.

Propriétés mécaniques inférieures: Bien que les propriétés mécaniques (notamment la ténacité aux chocs) des pièces moulées standard soient bonnes, elles sont généralement inférieures à celles des pièces forgées du même matériau en raison de la structure des grains grossières.

Délai de livraison: Les délais de livraison initiaux pour la fabrication des moules (en particulier le sable et la coulée par investissement) peuvent être longs, malgré le faible coût par pièce.

Conclusions

La fonderie est l'épine dorsale de la fabrication moderne de machines et d'équipements. Il offre la capacité unique de fabriquer des pièces métalliques robustes, complexes et souvent de grande taille de manière économiquement viable. De la voiture que vous conduisez à la centrale électrique qui vous fournit de l’électricité, les pièces moulées travaillent dur, souvent hors de vue, pour remplir les fonctions d’innombrables systèmes mécaniques. Le choix d’un procédé de coulée spécifique est une décision technique cruciale qui nécessite un équilibre entre la complexité, le coût, le volume et les propriétés des matériaux.