Sciences et Techniques LA FONDERIE

rement à la flamme, voire le sécher par étuvage pour le durcir (sable «à vert grillé» ou «étuvé»). Alors que la formule du sable non cuit permet des reproductions d’une haute précision (au dixième de millimètre près), les procédés à base de sable cuit perdent en précision mais permettent de travailler les pièces les plus épaisses, jusqu’à plusieurs tonnes de masse.

Quelle que soit la variante utilisée, une fois la coulée effectuée et l’objet obtenu, le moule est détruit et le sable récupéré pour un usage ultérieur. Plus précis encore que les moulages au sable, les moulages au plâtre sont destinés à la fabrication des pièces les plus fines. Dans le moulage au plâtre, le coulis est constitué de plâtre semi-hydraté, agrémenté d’un peu de sable siliceux pour augmenter ses propriétés réfractaires, de silicate de sodium pour accélérer la prise, d’amiante pour compenser le retrait du plâtre lors de la solidification, et de talc pour améliorer la qualité de la surface. Dans la technique de la cire perdue, on réalise le modèle par injection de cire dans une empreinte métallique, puis ce modèle en cire est enrobé d’un matériau réfractaire (sable avec liant ou résine) destiné à devenir le moule. Une fois cette carapace durcie, la cire en est vidée par fusion (d’où le nom de «cire perdue») et le moule est prêt pour la coulée. Procédé ancien, le moulage à la cire redevient à la mode, sa finesse d’exécution intéressant tout particulièrement les industries aéronautique, chimique et nucléaire pour la fabrication de pièces de précision. Dans un tout autre domaine, les chirurgiens utilisent également le moulage à la cire pour préparer certains éléments des prothèses.

Les techniques les plus simples, comme le moulage au sable, présentent l’inconvénient de nécessiter un nouveau moule pour chaque pièce à fabriquer. C’est donc naturellement que les hommes ont tenté de fabriquer des moules permanents, qui résisteraient à plusieurs coulées de métal liquide et permettraient de produire des objets moulés en grande série.

Les moules permanents

Les premiers moules permanents remontent à l’époque de l’âge de bronze:on a trouvé des moules en pierre taillée pour la confection d’armes en bronze et même de petits moules en bois pour la fabrication de plombs pour la pêche.

Aujourd’hui, la plupart des moules permanents, appelés «coquilles», sont en métal : laiton, alliage d’aluminium, voire fonte ou acier pour la production en grande série. En général, les pièces obtenues avec ces moules métalliques sont homogènes, étanches, et d’une grande finesse d’exécution. D’autre part, l’évacuation de la chaleur se fait plus vite à travers un moule en métal qu’à travers un moule en sable, le refroidissement plus rapide conférant généralement à la pièce moulée de meilleures propriétés mécaniques.

Dans un moule permanent, le métal en fusion peut être inséré de plusieurs façons. La méthode la plus simple est d’introduire le bain en fusion au moyen d’un entonnoir dans la partie supérieure du moule, par simple gravité. On peut également introduire le métal liquide sous pression en le faisant monter par un tube relié à la partie inférieure du moule. Dans les coulées à haute

pression, le métal est injecté très rapidement dans le moule, sous 100 à 1000 bars de surpression, au moyen d’un piston ou d’un jet d’air comprimé. Cette méthode est adaptée aux pièces assez petites, destinées à être produites en grande série, et aux alliages de zinc, d’aluminium et de magnésium : la majorité des pièces en zinc se fait sous pression, ainsi que près de la moitié des pièces en aluminium. En revanche, la coulée sous pression est mal adaptée aux fontes et aux aciers, et aux pièces de grandes dimensions.

Dernière technique de coulage, la centrifugation consiste à couler l’alliage fondu dans un moule en rotation. Le métal est plaqué dans le moule et maintenu sous pression par la force centrifuge pendant toute la durée de son refroidissement, ce qui lui confère une structure compacte et homogène. On notera toutefois que l’effet centrifuge n’est efficace que pour les alliages lourds, tels la fonte et l’acier: les alliages légers à base d’aluminium et de magnésium sont peu affectés par la force de rotation et se prêtent moins à cette technique de remplissage. Les pièces obtenues par centrifugation présentent une bonne étanchéité: les premiers tuyaux en fonte obtenus par ce procédé, dès la fin du siècle dernier, ont servi à la distribution du gaz d’éclairage ainsi que de l’eau potable dans les villes.

▼ Des fondeurs déversent du métal liquide dans des moules en céramique.

Lorsque le métal est refroidi et solidifié, les pièces obtenues sont extraites de leurs moules et une nouvelle série de moules est mise en place pour un nouveau cycle de remplissage.