Cire perdue

La première utilisation du procédé de fonte à la cire perdue remonte à environ 3000 ans avant J.-C., d'abord pour la production d'objets en bronze. À l'époque des Printemps et Automnes et des États en guerre, la technique avait atteint un haut degré de maturité. Dans l'ère industrielle moderne, le même procédé est également connu sous le nom de moulage à la cire perdue.

Le moulage à la cire perdue, aujourd'hui connu sous le nom de moulage à la cire perdue, est un procédé de moulage avec peu ou pas d'usinage. Il s'agit d'une réalisation technologique exceptionnelle dans l'industrie de la fonderie et son utilisation est très répandue. Il convient au moulage de divers types et alliages et produit des pièces moulées d'une précision dimensionnelle et d'une qualité de surface supérieures à celles des autres méthodes de moulage. Même les pièces complexes, résistantes aux températures élevées et difficiles à usiner, qui posent des problèmes aux autres méthodes, peuvent être produites avec succès grâce au moulage à la cire perdue.
Les méthodes modernes de moulage à la cire perdue ont été appliquées pour la première fois à la production industrielle dans les années 1940. À l'époque, le développement des moteurs à réaction de l'aviation exigeait la fabrication de composants en alliage résistant à la chaleur de formes complexes, de dimensions précises et de surfaces lisses, tels que les pales, les roues et les tuyères. Compte tenu de la difficulté d'usinage des alliages résistants à la chaleur et de la complexité de la géométrie des pièces, les méthodes de fabrication alternatives se sont avérées peu pratiques ou infaisables. Il a donc fallu mettre au point un nouveau procédé de formage de précision. S'inspirant de l'ancienne technique de moulage à la cire perdue, le moulage à la cire perdue moderne a évolué grâce à des innovations en matière de matériaux et de procédés, réalisant des avancées significatives par rapport à son prédécesseur historique. Ainsi, les progrès de l'industrie aéronautique ont favorisé l'application du moulage à la cire perdue, tandis que le raffinement et l'amélioration continus du moulage à la cire perdue ont également créé des conditions favorables à l'amélioration des performances de l'industrie aéronautique.
Le processus de moulage à la cire perdue, en termes simples, consiste à créer un modèle fusible (appelé modèle fondu ou simplement modèle) à partir d'un matériau à faible point de fusion (tel que la cire ou le plastique). Ce modèle est ensuite recouvert de plusieurs couches d'argile réfractaire spécialement formulée (poudre de sable résistant aux hautes températures). Après séchage et durcissement, cette argile forme une coque de moule intégrale. La cire est ensuite fondue à l'aide de vapeur ou d'eau chaude, laissant la coquille du moule en sable. Enfin, la coquille du moule en sable est placée dans un four de cuisson à haute température. Le métal en fusion est versé dans la coquille du moule en sable pour produire la pièce moulée.
Les moulages à la cire perdue présentent une grande précision dimensionnelle, atteignant généralement CT4-6 (comparé à CT10-13 pour le moulage au sable). Toutefois, en raison de la complexité du processus de moulage à la cire perdue, de nombreux facteurs influencent la précision dimensionnelle. Il s'agit notamment du retrait du modèle en cire, de la déformation du moule, de la dilatation/contraction thermique de la coquille du moule pendant le chauffage/refroidissement, des taux de retrait de l'alliage et de la déformation de la pièce moulée pendant la solidification. Alors que les moulages à la cire perdue standard présentent une grande précision dimensionnelle, la constance reste un domaine à améliorer (les moulages utilisant des matériaux à base de cire à moyenne et haute température présentent une constance dimensionnelle significativement améliorée).
L'état de surface des pièces moulées à la cire perdue dépasse généralement celui des pièces moulées conventionnelles, atteignant typiquement Ra 1,6-3,2 μm. Le principal avantage du moulage à la cire perdue réside dans sa précision dimensionnelle et son état de surface exceptionnels, qui réduisent considérablement les besoins d'usinage. Seules des surépaisseurs d'usinage minimales sont nécessaires sur les zones critiques des composants, et certaines pièces moulées peuvent même être utilisées directement après le meulage ou le polissage, sans usinage supplémentaire. Ainsi, le moulage à la cire perdue réduit considérablement les besoins en machines-outils et les heures d'usinage, tout en préservant les matières premières métalliques.
Un autre avantage du moulage à la cire perdue est sa capacité à produire des pièces moulées complexes à partir de divers alliages, en particulier des alliages à haute température. Par exemple, les pales de moteur à réaction, avec leurs extérieurs profilés et leurs cavités de refroidissement, sont pratiquement impossibles à réaliser par usinage conventionnel. Le moulage par injection permet non seulement de produire des lots avec une qualité constante des pièces, mais aussi d'éliminer les concentrations de contraintes causées par les marques d'usinage résiduelles.
Les types d'alliages produits par moulage en coquille comprennent l'acier au carbone, l'acier allié, les alliages résistants à la chaleur, l'acier inoxydable, les alliages de précision, les alliages pour aimants permanents, les alliages pour roulements, les alliages de cuivre, les alliages d'aluminium et les alliages de titane.