Quelles sont les étapes essentielles du procédé de coulée de l'aluminium ?

La coulée de l'aluminium consiste à verser de l'alliage d'aluminium liquide dans un moule, où le métal se solidifie et prend la forme de la pièce finie. Le procédé comporte plusieurs étapes : préparation et fusion de l'alliage, réalisation du moule, coulée, démoulage et nettoyage de la pièce, usinage et contrôle qualité. Nous décrivons ci-dessous chacune d'elles et, pour certaines étapes, notre façon de travailler dans notre fonderie.

1. Préparation de la matière

Choix et préparation de l'alliage

La première étape consiste à choisir l'alliage d'aluminium qui répondra aux exigences techniques et mécaniques de la pièce. Les alliages d'aluminium de fonderie contiennent des éléments d'addition – principalement du silicium, mais aussi du magnésium et du cuivre – qui améliorent la coulabilité et la résistance. La composition des alliages de fonderie est définie par la norme PN-EN 1706 ; nous coulons notamment les alliages EN AC-42000, 46200, 46500, 47100 et 51300. La charge se compose de lingots (saumons) d'alliage de fonderie prêt à l'emploi. Vous trouverez davantage d'informations sur le choix du matériau sur la page alliages de fonderie d'aluminium.

Fusion de l'aluminium et affinage de l'alliage

L'aluminium pur fond à 660 °C, les alliages d'aluminium de fonderie à une température plus basse, car le silicium abaisse le point de fusion (l'alliage eutectique AlSi12 se solidifie vers 577 °C). Pour la coulée en moule, le métal est généralement surchauffé à env. 680–760 °C, et un peu moins pour la coulée sous pression. Dans notre fonderie, la charge est fondue dans des fours électriques avec contrôle numérique de la fusion, et le métal liquide est affiné – on en retire l'hydrogène et les oxydes – puis modifié, ce qui améliore la structure et les propriétés de la pièce.

2. Réalisation du moule

Conception du moule

Le moule est conçu à partir du plan ou du modèle 3D de la pièce : on définit le plan de joint, le système d'alimentation et les masselottes, et l'on ajoute aux cotes les surépaisseurs d'usinage et le retrait de fonderie. Nous concevons les moules sous pression avec des systèmes CAO/FAO et les vérifions par simulation de l'écoulement du métal.

Réalisation du moule

Le matériau du moule dépend du procédé de coulée. Le moule au sable est réalisé à partir d'un modèle, en sable de moulage lié par un liant ; après la coulée, le moule est détruit pour dégager la pièce. Le modèle coûte bien moins cher qu'une coquille, c'est pourquoi ce procédé convient aux prototypes, aux petites séries et aux grandes pièces. Coquille c'est un moule métallique permanent, réutilisable, destiné aux séries répétitives, et le moule sous pression – moule en acier à outils pour la coulée sous haute pression. Nous réalisons les modèles, noyaux et coquilles dans notre atelier de modelage (pour certains projets, avec des partenaires de confiance), et les moules sous pression dans notre département outillage. Nous comparons les types de moules ci-après moules de fonderie.