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Qu'est-ce que la fonte des métaux ?

Fonte des métaux

Le moulage des métaux est un procédé vieux de 7 000 ans, utilisé à la fois dans la fabrication et dans les beaux-arts. Lors de la coulée du métal, le métal en fusion est versé d'un creuset, qui est un récipient pour la fusion, dans un moule afin de créer un objet en métal coulé. Un moule est un bloc évidé rempli de métal qui durcit à l'intérieur du moule et adopte sa forme. L'objet métallique ou le moulage est retiré et terminé après refroidissement du métal et du moule.

Les techniques traditionnelles de moulage des métaux comprennent, entre autres, le moulage à la cire perdue, le moulage en plâtre, le moulage sous pression et le moulage au sable.

Les procédés de moulage des métaux ont été largement utilisés pour créer des sculptures, des bijoux, des moyens de transport, des armes et des outils. Le premier objet coulé connu est une grenouille en cuivre datant de 3200 avant J.-C., trouvée dans l'Irak d'aujourd'hui. Vers 1000 avant J.-C., l'Inde a été l'une des premières civilisations antiques à couler des pièces de monnaie en argent et en cuivre. Plus tard, vers 500 avant J.-C., la dynastie Zhou a introduit la fonte du fer. La technologie de la fonte des métaux s'est épanouie au XXe siècle, produisant finalement des procédés sur lesquels s'appuient la plupart des méthodes contemporaines.

Le processus de base du moulage des métaux consiste à créer un modèle et un moule, puis à verser du métal en fusion dans le moule. Le métal coulé solide est ensuite extrait et fini. Ce processus peut être adapté à différents types de métaux ou d'alliages, de formes et de tailles. Les étapes suivantes sont nécessaires à la fabrication d'une pièce moulée.

Étape 1 : Créer le motif

Un modèle qui déterminera la forme du moule doit d'abord être créé avant que le moule ne soit fabriqué. Le modèle peut être un modèle tridimensionnel du moulage final et peut être façonné en cire, en sable, en plâtre, en céramique ou même en bois. Le modèle doit tenir compte de tout retrait anticipé lorsque le métal se refroidit. 

Étape 2 : Fabrication du moule

Une fois le modèle créé, le moule est fabriqué. Il peut s'agir d'un moule métallique réutilisable ou d'un moule à usage unique fabriqué à partir de sable, de plâtre ou d'une coquille en céramique. Les méthodes de fabrication des moules peuvent être optimisées pour différents métaux de coulée et différents niveaux de complexité du modèle. Si vous utilisez un modèle en cire ou en plastique, vous pouvez cuire le moule dans un four pour brûler le modèle.

Étape 3 : Choisir le métal ou l'alliage

Toutes les pièces métalliques moulées sont produites à partir de métaux et d'alliages ferreux ou non ferreux. Les métaux composés principalement de fer sont appelés métaux ferreux. Les métaux non ferreux sont les métaux qui ne contiennent pas de fer ou de composants en fer. Les alliages sont des mélanges d'éléments qui offrent les meilleures propriétés mécaniques pour l'application de moulage. Les alliages ferreux comprennent l'acier, la fonte malléable et la fonte grise. Les alliages non ferreux les plus utilisés sont l'aluminium, le bronze et le cuivre. Les métaux précieux utilisés sont l'argent, le cuivre, l'or et le platine.

Étape 4 : Faire fondre le métal

Les processus de fusion varient d'un métal ou d'un alliage à l'autre, car chaque métal ou alliage a une température de fusion différente. Essentiellement, la fusion consiste à placer le métal solide dans un creuset à fondre et à le chauffer sur une flamme nue ou à l'intérieur d'un four.

Étape 5 : Verser le métal dans le moule

Versez le métal en fusion dans la cavité du moule. S'il s'agit d'une petite pièce, elle peut être simplement versée du creuset où le métal a été chauffé, directement dans le moule. Une coulée plus importante peut nécessiter une petite équipe pour aider à chauffer le métal à l'intérieur d'un four et transférer le métal dans un creuset plus grand ou une poche de coulée avant de verser le métal dans le moule.

Il est important de respecter toutes les consignes de sécurité recommandées lors de la coulée du métal en fusion. Veillez à porter des vêtements de protection, des gants isolés et des lunettes de sécurité. L'espace de travail doit être bien ventilé pour éviter tout risque lié aux fumées dangereuses et le passage entre le four et le moule doit être dégagé. Laissez le moule se solidifier avant de passer à l'étape suivante.

Étape 6 : Démoulage de la pièce

Lorsque le métal a refroidi et s'est solidifié, il peut être démoulé. S'il a été coulé dans un moule à usage unique, le moule peut être séparé de la pièce. Pour les moules réutilisables, des broches d'éjection peuvent être utilisées pour extraire la pièce coulée. L'objectif principal d'une broche d'éjection est d'appliquer une force pour retirer un composant du moule.

Étape 7 : Terminer la coulée

Limer et polir le moulage solide. Il peut s'agir de nettoyer la pièce moulée, en éliminant l'excès de matériau de moulage dans de l'eau, en cassant les portes de la pièce moulée à l'aide d'une pince pour les petits objets ou d'une meuleuse d'angle pour les grandes pièces. Une porte est simplement une ouverture entre le canal de coulée et la cavité de la pièce qui fait entrer le métal en fusion dans la cavité et alimente la pièce moulée pendant qu'elle se solidifie. Un chemin de roulement est un petit canal qui dirige le métal en fusion vers la pièce.

Avantages de la coulée des métaux :

Inconvénients du moulage des métaux :

Certaines de ces limitations peuvent être résolues par une technologie additive telle que l'impression 3D.

Qu'est-ce que l'impression 3D ?

L'impression 3D est une technologie additive utilisée pour fabriquer des pièces. Elle est "additive" en ce sens qu'elle ne nécessite pas de bloc de matériau ou de moule pour fabriquer des objets physiques, mais simplement d'empiler et de fusionner des couches de matériau. Elle est généralement rapide, simple et permet une fabrication en interne abordable avec des coûts d'installation fixes peu élevés. Elle peut créer des géométries plus complexes que le moulage en métal avec une liste de matériaux qui ne cesse de s'allonger.

SPEE3D, une entreprise australienne, a mis au point la première imprimante 3D métallique au monde qui utilise la technologie de dépôt 3D supersonique pour produire des impressions de qualité industrielle à des vitesses de production. La technologie de pointe de l'entreprise permet des applications dans plusieurs secteurs, notamment la marine, la défense et l'aérospatiale.

Le processus d'impression 3D métallique de SPEE3D diffère de l'impression 3D métallique traditionnelle sur quelques points essentiels. Au lieu d'utiliser la chaleur, le processus fait appel à un moteur de fusée qui accélère l'air comprimé auquel est ajoutée une poudre métallique. Cette technologie permet de fabriquer des pièces prêtes à l'emploi, sans qu'il soit nécessaire d'attendre la fusion et la resolidification. Il s'agit de la première cellule de production d'impression 3D métallique au monde, qui comprend une imprimante 3D métallique intégrée à un four de traitement thermique et à une fraiseuse CNC à trois axes, avec le soutien des experts de SPEE3D en matière de fabrication additive métallique.

Comment nous pouvons vous aider

Pour en savoir plus sur les produits de SPEE3D ou pour en savoir plus sur l'impression 3D de métaux, n'hésitez pas à nous envoyer un e-mail à contact@spee3d.com ou à nous appeler au +61 (03) 8759 1464.