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Fonderie de précision

• La fonderie de précision à la cire perdueCe qu'est la fonderie de précision, comment fonctionne le procédé à la cire perdue, d'où il vient et quand il constitue la bonne voie de fabrication pour une pièce métallique.
• Fonderie de précision, cire perdue, investment casting : terminologieComment s'articulent les termes fonderie de précision, moulage à la cire perdue, investment casting et moulage en carapace céramique, où ils se recoupent et où leur usage diffère.
• Avantages et limites de la fonderie de précisionUn regard d'ingénieur équilibré sur ce que la fonderie de précision fait bien, sur ses limites et sur les caractéristiques de pièce qui en font le choix économique.

Procédé de fabrication

• Le procédé de fabrication en fonderie de précisionLe procédé complet de fonderie de précision en 30 étapes, de la revue de plan et de l'outillage cire à la carapace, à la fusion et à la coulée, jusqu'au parachèvement, au contrôle et à l'expédition.
• Modèles en cire, paramètres d'injection et outillageCires à modèles, paramètres d'injection, conception des moules, noyaux solubles et céramiques, et influence de la qualité du modèle sur la précision de la pièce.
• Système de coulée, alimentation et solidificationConception des systèmes de coulée en fonderie de précision : remplissage sans turbulence, solidification dirigée, alimentation du retrait et influence de la vitesse de refroidissement.
• Carapace céramique : matériaux, barbotine, stucage et séchageMatériaux et construction des carapaces céramiques en fonderie de précision : liants, farines réfractaires, contrôle des barbotines, stucage, séchage, résistance et perméabilité.
• Décirage, cuisson et préchauffage des carapacesTechnologies de décirage des carapaces de fonderie de précision, pourquoi un chauffage rapide évite la fissuration, et influence de la cuisson et de la température de préchauffage sur la qualité des pièces.
• Technologies de fusion, coulée et solidificationFusion par induction à l'air et sous vide, matières de charge, traitement du bain, température et méthodes de coulée pour les pièces de précision en acier, inoxydable et alliages de nickel.
• Décochage, tronçonnage, traitement thermique et parachèvementOpérations après coulée en fonderie de précision : décochage, tronçonnage, meulage, traitement thermique, grenaillage, finition de surface, redressage et usinage.
• Variantes du procédé de fonderie de précisionVariantes de la fonderie de précision : coulée à l'air et sous vide, remplissage en contre-gravité et centrifuge, moule bloc, solidification dirigée et modèles imprimés.

Matériaux et alliages

• Matériaux et alliages pour la fonderie de précisionBase de données consultable des alliages de fonderie de précision : aciers au carbone et faiblement alliés, inoxydables et duplex, aciers réfractaires, alliages de nickel, de cobalt, d'aluminium, de cuivre et de titane.
• Équivalences internationales des alliages moulésComment comparer les désignations d'alliages moulés entre EN, DIN, ASTM, ASME, UNS, AISI, SAE, JIS, ISO et GB/T, et pourquoi des nuances voisines ne sont pas automatiquement interchangeables.
• Aciers au carbone et faiblement alliésNuances de construction, pour appareils à pression et pour traitement thermique destinées aux pièces mécaniques.
• Aciers inoxydables austénitiquesÉquivalents moulés des familles 304 et 316 et nuances austénitiques plus alliées pour milieux corrosifs.
• Aciers inoxydables martensitiques et à durcissement structuralNuances inoxydables à haute résistance dont les propriétés sont réglées par trempe-revenu ou vieillissement.
• Aciers inoxydables duplex et super duplexNuances austéno-ferritiques à haute résistance, tenant à la corrosion par piqûres et sous contrainte en milieu chloruré.
• Aciers réfractairesAlliages moulés fer-chrome-nickel à haut carbone pour pièces de fours et service au-delà d'environ 650 °C.
• Alliages base nickelAlliages Ni-Cr-Mo et Ni-Cu résistant à la corrosion et alliages de nickel pour hautes températures.
• Alliages base cobaltAlliages cobalt-chrome pour la tenue à l'usure, au grippage et aux hautes températures.
• Alliages d'aluminiumAlliages de fonderie Al-Si-Mg à durcissement structural pour pièces de précision légères à parois minces.
• Alliages de cuivreBronzes au silicium, cupro-aluminiums, cupro-aluminiums au nickel et laitons rouges de fonderie.
• Alliages de titaneTitane non allié et Ti-6Al-4V moulés pour une résistance spécifique et une tenue à la corrosion élevées.

Conception et ingénierie

• Conception et ingénierie pour la fonderie de précisionRecommandations d'ingénierie pour les pièces de fonderie de précision : règles de conception, tolérances dimensionnelles et géométriques, état de surface et comparaison avec les autres procédés.
• Règles de conception des pièces de fonderie de précisionRègles pratiques de conception pour la fonderie de précision : épaisseurs de paroi, transitions, congés, trous, noyaux, contre-dépouilles, nervures, bossages, dépouille, surépaisseur d'usinage et regroupement de pièces.
• Tolérances dimensionnelles et géométriques des pièces de fonderie de précisionTolérancement des pièces de fonderie de précision : classes de tolérance ISO 8062-3, VDG P 690, tolérances géométriques selon ISO 1101, systèmes de références, surépaisseur d'usinage, retrait et déformation.
• État de surface des pièces de fonderie de précisionÉtat de surface des pièces de fonderie de précision : Ra et Rz, états typiques brut de coulée, grenaillé, meulé et usiné, spécification des exigences de surface et normes d'acceptation visuelle.
• La fonderie de précision comparée aux autres procédés de fabricationComparaison qualitative de la fonderie de précision avec le moulage sable, en carapace, en coquille, sous pression, centrifuge et lost foam, la forge, l'usinage CNC, le MIM, la tôlerie, le mécanosoudage et la fabrication additive.

Qualité et contrôle

• Assurance qualité, contrôle et essaisAssurance qualité des pièces de fonderie de précision : plan de contrôle, contrôle visuel et dimensionnel, contrôles non destructifs, vérification des matériaux, documentation et prévention des défauts.
• Contrôle dimensionnel des pièces de fonderie de précisionMéthodes de contrôle dimensionnel des pièces moulées : instruments à main, MMT, numérisation optique 3D, mesure de forme, mise en position sur références, contrôle des premières pièces et suivi de série.
• Contrôles non destructifs des pièces de fonderie de précisionMéthodes de CND pour la fonderie de précision : ressuage, magnétoscopie, radiographie, ultrasons, tomographie, essais d'étanchéité, qualification du personnel et niveaux d'acceptation.
• Essais des matériaux et vérification métallurgiqueVérification des alliages moulés : analyse chimique par spectrométrie, PMI, essais de traction, de dureté et de résilience, métallographie, mesure de ferrite, essais de corrosion et vérification du traitement thermique.
• Documents de contrôle, certificats et traçabilitéDocumentation des pièces de fonderie de précision : documents de contrôle EN 10204 types 2.1, 2.2, 3.1 et 3.2, certificats matière, rapports dimensionnels et de CND, enregistrements de traitement thermique et traçabilité.
• Défauts de fonderie et diagnosticBibliothèque de référence des défauts de fonderie de précision : aspect, causes possibles, étapes d'origine, méthodes de détection et mesures préventives et correctives.

Applications

• Secteurs et applications de la fonderie de précisionOù s'emploient les pièces de fonderie de précision : composants typiques, matériaux et considérations techniques dans l'aéronautique, l'automobile, l'énergie, les pompes et la robinetterie, la marine, le médical, les machines et d'autres secteurs.
• Aéronautique et spatial: fonderie de précisionDes pièces complexes et allégées en alliages à haute résistance et réfractaires sont coulées près des cotes finies, ce qui supprime de l'usinage sur des alliages lents et coûteux à travailler.
• Automobile: fonderie de précisionLorsque la géométrie exclut la forge ou le frittage, la fonderie de précision fournit en série des pièces répétables près des cotes en aciers réfractaires et alliés.
• Sport automobile: fonderie de précisionDe petites séries de pièces très sollicitées et optimisées peuvent être coulées à partir de modèles imprimés, sans outillage, dans les mêmes alliages que la série.
• Énergie: fonderie de précisionLes pièces de brûleurs, buses et instrumentation associent parois minces, canaux internes et alliages réfractaires, difficiles à réaliser autrement.
• Production d'électricité: fonderie de précisionLes pièces de turbines et de chaudières exigent des sections saines en aciers résistant au fluage ; alimentation maîtrisée et contrôle volumique fiabilisent la fonderie de précision.
• Pétrole et gaz: fonderie de précisionComposants de vannes, pompes et têtes de puits en duplex, super duplex et alliages de nickel, coulés avec les essais et la documentation exigés par la pression et le service acide.
• Pompes et robinetterie: fonderie de précisionRoues, corps et internes reçoivent leurs canaux hydrauliques bruts de coulée, avec une surface fine favorable au rendement et un usinage limité aux portées d’étanchéité.
• Marine: fonderie de précisionLe service en eau de mer appelle des aciers duplex, des alliages nickel-cuivre et des cupro-aluminiums, que la fonderie de précision met en forme pour l’accastillage, les pompes et la propulsion.
• Défense: fonderie de précisionCarters, supports et pièces de mécanismes à géométrie complexe sont coulés en aciers alliés et en aluminium selon des procédés maîtrisés et documentés.
• Équipements médicaux: fonderie de précisionPièces d’instruments et d’équipements en cobalt-chrome, inox et titane, coulées près des cotes avec des surfaces fines qui raccourcissent le polissage.
• Machines industrielles: fonderie de précisionLeviers, chapes, brides et carters remplacent des pièces soudées ou usinées dans la masse par une seule pièce moulée, usinée sur ses seules faces fonctionnelles.
• Robotique: fonderie de précisionBras, corps de préhenseurs et carters d’articulation exigent faible masse et grande rigidité ; poches et nervures venues de fonderie les apportent sans ébauche multiaxe.
• Automatisation: fonderie de précisionBoîtiers de capteurs, blocs de distribution et éléments de montage sont réalisés en inox et en aluminium, avec orifices et fixations venus de fonderie.
• Machinisme agricole: fonderie de précisionDents, pointes, attelages et pièces d’usure sont coulés en aciers trempants, dessinés selon les efforts et livrés traités thermiquement.
• Ferroviaire: fonderie de précisionPièces de freinage, d’attelage et d’aménagement coulées en aciers tenaces, avec résilience vérifiée et enregistrements conservés sur la durée de vie.
• Génie chimique: fonderie de précisionRaccords, pièces de pompes et de robinetterie pour milieux agressifs, coulés en alliages superausténitiques, duplex et nickel-chrome-molybdène choisis selon le fluide.
• Agroalimentaire: fonderie de précisionPièces hygiéniques de pompes, vannes, mélangeurs et remplisseuses, coulées en inox austénitique et finies avec des surfaces nettoyables à faible rugosité.
• Mécanique générale: fonderie de précisionSupports, raccords, poignées et quincaillerie en tout genre : dès qu’une pièce est complexe à usiner ou à souder, la fonderie mérite d’être étudiée.