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I. TECHNIQUES DE PRODUCTION DE PIECES MECANIQUES 3 LES DIFFERENTS PROCEDES DE M

I. TECHNIQUES DE PRODUCTION DE PIECES MECANIQUES 3 LES DIFFERENTS PROCEDES DE MOULAGE 3 II. LE MOULAGE DES METAUX ET ALLIAGES 4 II.1. PRESENTATION 4 II.2. MATERIAUX UTILISES 4 II.3. MOULE PERMANENT/NON-PERMANENT 5 II.4. MOULAGE AU SABLE (MOULES NON PERMANENTS AVEC MODELE PERMANENT) 5 II.5. MOULAGE A LA CIRE PERDUE (MOULES NON PERMANENTS AVEC MODELE PERDU) 8 II.6. MOULAGE EN COQUILLE PAR GRAVITE (MOULES PERMANENTS) 9 II.7. MOULAGE EN COQUILLE SOUS PRESSION (MOULES PERMANENTS) 10 II.8. PROBLEMATIQUES DU MOULAGE 11 II.9. REGLES DE TRACE 14 III. MOULAGE DES PLASTIQUES 15 III.1. PROPRIETES PHYSIQUES 15 III.2. LES GRANDES FAMILLES 15 III.3. INJECTION PLASTIQUE 17 III.4. EXTRUSION 18 III.5. EXTRUSION SOUFFLAGE 19 III.6. THERMOFORMAGE 20 III.7. REGLES DE CONCEPTION DES PIECES PLASTIQUES 21 BIBLIOGRAPHIE 21 − Tout d’abord l’obtention de la pièce brute(par exemple par moulage au sable), − Puis ensuite obtention de la pièce finale (par exemple par enlèvement de matière), − Enfin, les pièces obtenues peuventsubir des traitements thermiques ou des traitements de surface afin de modifier leurs propriétés (programme de spé).I. Techniques de production de pièces mécaniquesNous pouvons classer les différents procédés de mise en forme de pièces mécaniques à partir des principes suivants: − Moulagedu matériau − Découpage du matériau − Déformation du matériau − Assemblage du matériau − Usinagedu matériauCette classification permet de construire le tableau suivant qui associe les techniques courantes en fa-brication mécanique à ces principes:Les différents procédés de moulageOn s’intéresse ici aux différentsprocédés de moulage, qui sont classésselon le type de matériau utilisé: − Les métaux et alliages (acier, fonte, aluminium …) − Les plastiques (thermoplastique, thermodurcissable …)FigureDifférents procédés de moulage Le moulagedes métauxet alliagesII.1. PrésentationLe principe de la fonderie est de couler un alliage dans un moule. La température de coulée dépend du type d’alliage utilisé, à titre d’exemple: − Lesalliages de zinc sont chauffés à 400°C, − Lesalliages d’aluminium à 700°C, − Lesalliages cuivreux à 1250°C, − Lesalliages ferreux à 1550°C.Le refroidissement génère la solidification et l’obtention de la pièce brute ou finie. Dans un procédé de fonderieclassique, trois classes de problèmes se posent : Problèmes rencontrésRésultat obtenuFabriquer le mouleCouler la pièceExtraire la piècePièce bruteUn procédé de fonderie correspond à la résolution deces trois problèmes.La Fédération Forge Fonderie donne quelques chiffres représentant le poids de la fonderie en France pour l’année 2016 : − 385 établissements de production employant 30 200 salariés, − 1,6 million de tonnes de produits − 5,4 Mds € de chiffre d’affaires.Figure(a) Répartition de la fonderie par type d'alliage, (b) répartition de la fonderie par marché, Année 2016, données Fédération Forge FonderieII.2. Matériaux utilisésLes matériaux les plus utilisés en fonderie sont: − Les aciers pour des domaines d’utilisation vastes : sidérurgie (structure de laminoirs), matériel ferroviaire, génie civil et travaux publics, construction navale (étambot, support d’arbres, étraves, gouvernails, ancres…), pétrole, chimie, nucléaire, mécanique, électricité, automobile…Par exemple: − Aciers moulés d’usage général : G S 235 -G E 335 − Aciers moulés inoxydables : X 2 Cr Ni 19 11 − Les fontes pour des domaines d’utilisation vastes : industrie automobile (tubulure d’échappement), matériel lourd (moteurs diesel, chaudières, pompes et compresseur), mécanique générale…. Par exemple: − Fontes à graphite lamellaire (GL) : EN-JL1010 − Fontes à graphite sphéroïdal (GS) EN-JS 1010 − Les aluminiums (et alliages légers)qui présentent une bonne aptitude au moulage obtenue par l’apport de silicium (Al Si 13, Al Si 10 Mg, Al Si 5 Cu), des alliages traités thermiquement à hautes caractéristiques mécaniques obtenues par l’apport en magnésium (Al Cu 5 Mg T1, Al Si 7 Mg, Al Si 10 Mg). Ce sont des alliages résistant à la corrosion. − Leszincs (et alliages de zinc), particulièrement adaptés à la coulée sous pression, permettent la production de pièces complexes et/ou minces. Par exemple: Zn Al4 Mg, Zn Al12,Zn Al Cu. − Les Cuivres (et alliages de cuivre), par exemple: − Laiton:Cu Zn39 Pb2 − Bronze :Cu Sn7II.3. Moule permanent/non-permanentIl existe plusieurs techniques demoulages, lorsque: − Le moule est permanent, c’est-à-dire qu’il est réutilisable (moule souvent métallique et obtenu par usinage) − Le moule est non permanent, c’est-à-dire qu’il est détruit pour extraire la pièce puis reconstruit.A ces différentes techniques, on associe des avantages et des inconvénients : − Moule permanent: − Avantage : cadences de production plus élevées − Inconvénients : géométrie limitéecar il faut pouvoir démonter le moule. Bas point de fusion (aluminium, zinc). − Moules non permanents: − Avantages : formes plus complexespossibles. Haut point de fusion (alliage ferreux et de cuivre) − Inconvénients : cadence de fabrication souvent limitée. Temps de réalisation du moule plus élevé que la coulée. II.4. Moulage au sable(moules non permanents avec modèle permanent)Il s’agit d’unmode de moulage de métaux et alliages avec l’utilisation d’un moule non perma-nentet d’unmodèle permanent. Le moule non permanentest unestructure principale-ment réalisée en matériaux de moulage (sable et châssis), composée d'une ou de plusieurs parties et offrant après assemblage un évidement appelé empreinte finale.Le moule est constitué d’un mélange de grains de silice, d’argile (3 à 20%), de poudre de charbon (4 à 5 %) et d’eau (lors de la coulée, les gaz dû à la combustion du charbon et la réaction endo-thermique qui s’ensuit améliorent la qualité de la surface de la pièce).Le sable, maintenu dans un châssis «est serré » sur un modèle ou sur une plaque modèle (forme de la pièce + retrait). On donne de la dépouille au modèle afin de l’extraire sans effriter le sable. Un jet de coulée permet le remplissage du moule.Cette empreinte correspond à la pièce brute (en tenant compte du retrait) et aux systèmes de remplissage et d’alimentation. Après coulée de l’alliage. Cette structure est désagrégée (décochage) pour extraire la pièce brute. Chaque partie du moule correspondant à une forme de la pièce cons-titue une empreinte partielle. Moulage à la cire perdue(moules non permanents avec modèle perdu)Le moulage à la cire perdue est à modèle non permanent. C’est une technique ancienne qui est principalement utilisée pour la réalisation de pièces de formes complexes avec une précision dimensionnelle. Principe du moulage à la cire perdue:1. Réalisation des modèles par injection de cire dans une empreinte métallique,2. Assemblage des modèles en grappe autour du système d’alimentation également en cire,3. Enrobage des grappes avec un matériau réfractaire. Des couches de réfractaire liquide et pulvérulent sont successivement déposées,4. Après durcissement du réfractaire, évacuation de la cire par fusion pour libérer l’empreinte. Cuisson du moule,5. Coulée de l’alliage liquide dans le moule, à l’air ou sous vide,6. Destruction du moule afin d’obtenir la pièce.Vidéo: Principe du moulage à la cire perdueAvantagesInconvénientsFormes complexesPetite et moyenne sérieNe nécessite pas l’existence de joint de moulageCadence faibleTrès bonne précision dimensionnelle (0,1 mm)Procédé onéreuxQualité de surface optimaleExemples de pièces obtenues par moulage à la cire perdue: FigurePièces de machine de construction (grue) Moulage en coquille par gravité(moules permanents)Pour la fonderie avec moule permanent, celui-ci est réalisé en métal (acier ou fonte). On appelle souvent ce moule «co-quille».Il est dit permanent car c’est toujours le même moule qui est utilisé pour réaliser toutes les pièces d’une sérieLe moulage en coquille consiste à obtenir une pièce à partir d’un moule métallique constitué de plusieurs parties (coquilles), dans lequel est coulé un alliage en fusion. Les formes intérieures de la coquille déterminent les formes extérieures de la pièce, éventuellement complétées de noyaux et broches. Le remplissage de la coquille se fait sous la seule action du poids de l’alliage par gravité, de bas en haut suivant le principe des vases communicants.Principedu moulage en coquille par gravité:1. Préparationdu moule en coquille en métal (usiné)2. Coulée du métal en fusion dans le moule 3. Ouverture du moule et extraction de la pièce par les extracteurs 4. Pièce brutavant ébarbage(traces dues aux éjecteurs)Vidéo: Principe du moulage en coquille par gravitéAvantagesInconvénientsGrandes sériesPetites piècesBon état de surfacePrix de revient des coquilles chersNe permet pas de couler des filets extérieurs ou inté-rieursMétaux à faible température de fusionExemples de pièces obtenues par moulage en coquille par gravité : Figure Pièces d’un circuit de refroidissement par eau Moulage en coquille sous pression(moules permanents)Dans ce procédé, le métal liquide est injecté dans le moule de la machine sous pression (30 à 100 N/mm2 ). Le moulage sous pression est utilisé pour réaliser des grandes séries de pièces ayant une configuration compliquée et des dimensions précises. Il nécessite une machine comprenant une pompe à injection du métal fondu, des éléments mobiles qui assurent le moulage et le démoulage des pièces et un système de refroidissement des moules. L'état de surface obtenu avec ce type de moulage permet dans de nombreux cas, d'utiliser les pièces moulées sans usinage.Principedu moulage en coquille sous pression:1. Préparationdu moule en coquille en métal (usiné)2. Injection sous pressiondu métal en fusion dans le moule 3. Ouverture du moule et extraction de la pièce par les extracteurs 4. Pièce brut avant ébarbage (traces dues aux éjecteurs)Vidéo: Principe du moulage en coquille sous pressionAvantagesInconvénientsGrandes sériesPetites piècesTrès bon état de surfacePrix de revient des coquilles et du système d’injection sous pression chersPermet de couler des filets extérieurs ou intérieurs (ainsi que des roues dentées)Métaux à faible température uploads/Sante/ cours-moulage.pdf