Le moulage en moule permanent est un procédé de moulage des métaux. Comme pour le moulage en sable, le métal en fusion est versé dans un moule qui est fermé jusqu’à ce que le matériau refroidisse et se solidifie pour donner la forme souhaitée à la pièce. Cependant, le moulage en sable utilise un moule consommable qui est détruit après chaque cycle. Le moulage en moule permanent, comme le moulage sous pression, utilise un moule métallique (matrice) qui est généralement fabriqué en acier ou en fonte et qui peut être réutilisé pendant plusieurs milliers de cycles. Le métal en fusion étant versé dans le moule et non injecté de force, la coulée en moule permanent est souvent appelée coulée sous pression par gravité.
La coulée en moule permanent est généralement utilisée pour la production en grande série de petites pièces métalliques simples, à l’épaisseur de paroi uniforme. Les métaux non ferreux sont généralement utilisés dans ce procédé, tels que les alliages d’aluminium, les alliages de magnésium et les alliages de cuivre. Toutefois, les fers et les aciers peuvent également être coulés à l’aide de moules en graphite. Les pièces courantes moulées en permanence comprennent les engrenages et les carters d’engrenages, les raccords de tuyauterie et d’autres composants automobiles et aéronautiques tels que les pistons, les turbines et les roues.
La coulée en linteau
Le procédé le plus simple utilisant un moule permanent est la coulée en linteau, qui est surtout utilisée pour les alliages à faible intervalle de fusion. Un moule généralement en deux parties, dont l’intérieur reproduit les contours de la pièce coulée, est rempli de métal en fusion. Après un court laps de temps, une couche de solidification se forme, le reste de fonte encore liquide est remis dans le creuset et la pièce coulée est retirée du moule après un nouveau refroidissement.
Lors de la construction de chaque lingotière, il faut veiller à ce que le métal liquide remplisse toutes les zones du moule avant que la solidification ne commence dans les parties à parois minces éloignées de la coulée. Afin d’éviter l’apparition de déficits de volume, la formation de retassures, il est généralement nécessaire de retarder la solidification de certaines parties de la pièce coulée en les isolant ou de l’accélérer à l’aide de broches de refroidissement. Pour reproduire des cavités ou des contours complexes, il faut des noyaux de coulée, également sous forme de paquets de noyaux, qui sont fixés aux endroits correspondants de la lingotière avant le remplissage du moule. Après refroidissement, le moule est ouvert et la pièce coulée est retirée. Les noyaux utilisés, dont le liant a été gazéifié ou brûlé, sont retirés de la pièce coulée par un dispositif vibrant. On utilise également des noyaux salins, pour l’élimination desquels la pièce coulée est placée dans de l’eau. Les noyaux métalliques sont retirés à l’aide d’une pince avant l’ouverture du moule.
Processus de moulage en moule permanent
Le processus de moulage en moule permanent comprend les étapes suivantes :
- Préparation du moule – Tout d’abord, le moule est préchauffé à environ 150-260°C (300-500°F) pour permettre un meilleur écoulement du métal et réduire les défauts. Ensuite, un revêtement céramique est appliqué sur les surfaces de l’empreinte du moule pour faciliter le retrait des pièces et augmenter la durée de vie du moule.
- Assemblage du moule – Le moule se compose d’au moins deux parties : les deux moitiés du moule et les noyaux utilisés pour former des caractéristiques complexes. Ces noyaux sont généralement en fer ou en acier, mais des noyaux en sable non réutilisables sont parfois utilisés. Au cours de cette étape, les noyaux sont insérés et les moitiés du moule sont serrées ensemble.
- Coulée – Le métal en fusion est versé à faible vitesse dans le moule à partir d’une poche de coulée, à travers un canal de coulée situé au sommet du moule. Le métal s’écoule dans un système de canaux et pénètre dans la cavité du moule.
- Refroidissement – On laisse le métal fondu refroidir et se solidifier dans le moule. Ouverture du moule – Après la solidification du métal, les deux moitiés du moule sont ouvertes et la pièce est retirée.
- Découpage – Pendant le refroidissement, le métal du système de canaux et de la carotte se solidifie et s’attache à la pièce moulée. Ce matériau excédentaire est maintenant coupé.