La fonderie de précision à la cire perdue

Qu'est-ce que la fonderie de précision ?

La fonderie de précision, ou moulage à la cire perdue, est un procédé qui produit des pièces métalliques à partir d'un modèle à usage unique et d'un moule céramique à usage unique. Une réplique en cire de la pièce est fabriquée pour chaque pièce coulée, enrobée de couches de matériau réfractaire fin, puis éliminée par fusion. La carapace céramique creuse qui subsiste est cuite et remplie de métal liquide. Après solidification, la carapace est détruite et les pièces sont séparées de leur système d'alimentation.

Le moule étant construit d'un seul tenant autour du modèle, il n'y a ni plan de joint ni nécessité d'extraire un modèle du moule. C'est l'origine de la liberté de conception qui distingue ce procédé du moulage en sable et de la coulée sous pression.

Principe de fonctionnement

Trois propriétés du procédé expliquent l'essentiel de ses caractéristiques :

• Le modèle est perdu. Contre-dépouilles, canaux internes et formes rentrantes peuvent être obtenus avec des moules à tiroirs, des noyaux solubles ou des noyaux céramiques, puisque le modèle n'a jamais à être retiré du moule.
• Le moule est une céramique mince, chaude et inerte. La première couche fine reproduit les détails de surface ; la coulée dans une carapace préchauffée permet au métal de remplir les parois minces avant de se figer.
• Presque tous les alliages de fonderie peuvent être coulés. La carapace résiste aux températures de coulée des aciers, des alliages de nickel et de cobalt comme à celles des alliages d'aluminium et de cuivre.

La séquence complète est décrite dans la rubrique procédé de fabrication.

Développement historique

Le moulage à la cire perdue est l'une des plus anciennes techniques de mise en forme des métaux ; des objets en alliage de cuivre ainsi coulés sont connus depuis plus de cinq mille ans, et la méthode a servi à la sculpture, à la bijouterie et aux objets rituels dans de nombreuses cultures. L'usage industriel débute au début du XXe siècle avec les pièces dentaires et se développe rapidement dans les années 1940, lorsque les moteurs d'avion exigent des pièces complexes dans des alliages difficiles à usiner. À partir des années 1950, la carapace céramique remplace l'ancien moule bloc et rend possible une production mécanisée à plus grande échelle. Depuis, la fusion sous vide, les noyaux céramiques, la simulation de solidification et les modèles imprimés ont élargi la gamme des pièces réalisables.

Caractéristiques de fabrication

Il s'agit de caractéristiques générales du procédé. Ce qu'une fonderie donnée peut atteindre dépend de ses équipements, de ses alliages et de son expérience, et doit être confirmé pour chaque pièce.

Volumes de production et économie

Le coût d'une pièce de fonderie de précision se compose de l'outillage (le moule d'injection de cire), d'étapes de procédé exigeantes en main-d'œuvre et en énergie, de l'alliage, ainsi que du parachèvement et des contrôles. L'outillage est généralement moins coûteux que les moules de coulée sous pression ou les matrices de forge, sans être négligeable ; les très petites quantités sont donc souvent réalisées à partir de modèles imprimés ou usinés. Le procédé devient intéressant lorsqu'il supprime de l'usinage, du soudage ou de l'assemblage : la comparaison doit porter sur le coût total de la pièce finie, non sur le prix au kilogramme de la pièce brute. La page comparaison des procédés situe la fonderie de précision par rapport aux principales alternatives.