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RÉSUMÉ
En fonderie, les outillages sont les moyens matériels qui vont permettre de réaliser l'action de mise en forme du métal liquide. Ces procédés sont conduits soit avec des moules permanents, donc réutilisables (fonderie sous pression, coquilles), soit avec des éléments constituant des moules non permanents (plaques modèles, boîtes à noyaux, gabarits et modèles). Cet article expose tout d’abord la constitution, puis la démarche de conception des outillages de fonderie. Cette dernière débute avec l’analyse de moulage de la pièce et notamment les critères à retenir. Les particularités associées à la fonderie sous pression, dont le procédé squeeze-casting, et à la fonderie gravité sont ensuite détaillées.
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Sylvain PERRET : Ingénieur Arts et Métiers - Ex-responsable CFAO Outillage PSA Mulhouse - Ex-responsable Co-conception carters et culasses PSA La Garenne
INTRODUCTION
Ce dossier et son complément [M 3 586], qui traite de la partie fabrication de ce type d'outillage ont pour but d'apporter au lecteur un éclairage d'ensemble sur les outillages de fonderie, depuis leur constitution et leur conception jusqu'à leur finalité : méthodes de fabrication, matériaux et perspectives d'avenir.
Ici, nous commencerons par étudier, de façon très générale, leur constitution et leur conception. Soulignons que ce rôle n'est, en principe, pas du ressort du « fondeur » mais de l'« outilleur » dont les principales connaissances, en plus de celles propres aux outils qu'il conçoit et fabrique, sont la Conception Fabrication Assistée par Ordinateur (CFAO) et les étapes suivantes relevant de leur fabrication (voir dossier Outillage de fonderie- Fabrication et évolutions[M 3 586]).
Important : les diverses techniques de fonderie utilisées étant très précisément décrites dans d'autres dossiers des Techniques de l'Ingénieur, nous encourageons le lecteur à se reporter aux références suivantes : [M 3 500], [M 3 510], [M 3 512] et [M 3 540].
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Conception des outillages de fonderieArticle inclus dans l'offre
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2. Constitution
2.1 Moules permanents
Un moule permanent est entièrement réutilisé après la mise en forme puis le démoulage de la pièce qu'il permet d'obtenir, sans destruction au sortir de la pièce.
HAUT DE PAGE
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Principe
La fonderie sous pression (FSP) consiste à injecter un alliage léger (principalement aluminium, mais aussi magnésium, zamac,...) en fusion (température située entre 670 et 700 oC pour l'AS9U3 – alliage d'aluminium à 9 % de silicium et 3 % de cuivre) dans un moule métallique sous des pressions élevées, (jusqu'à 1 000 bars) et ce, par l'intermédiaire d'une machine à mouler dont la taille dépend du type et des dimensions de la pièce.
Dans cette partie de l'article, nous ferons essentiellement appel au processus de transformation de l'aluminium qui constitue l'essentiel de l'activité en fonderie sous pression en Europe.
Le métal est livré à la fonderie, soit en lingots, soit sous forme liquide lorsque le transport n'est pas trop long. Il est conservé à une température supérieure à sa température de fusion dans un four de maintien (750 oC pour l'aluminium), avant d'être transporté à l'aide d'une poche dans la machine à mouler.
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Machine (ou presse) à mouler
C'est la machine sur laquelle est monté le moule et qui conditionne les paramètres d'injection du métal. Elle permet d'injecter de l'aluminium liquide à une température d'environ 690 oC avec des pressions comprises entre 850 et 1 000 bar.
Exemplecarter cylindre (600 pièces/jour) ⇒ 950 bars ⇒ machine à mouler de 2 500 t (voir figure 1).
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Moule
Un moule est généralement composé d'une partie fixe, d'une partie mobile, et de tiroirs.
La partie fixe du moule est bridée sur le plateau fixe de la machine à mouler. Elle est constituée d'une carcasse, d'une empreinte et de la douille d'injection. La partie mobile du moule est fixée sur le plateau mobile de la machine à mouler. Comme la...
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