La fonderie d'aluminium et d'autres métaux légers. Pourquoi la Fonte au sable.

Les pièces techniques en aluminium et autres métaux légers peuvent être produites en fonte au sable (« à vert » ou « chimique »), en fonte en coquille d'acier par gravité, la fonte en coquille sous pression, et en fonte à la cire perdue.

Notre spécialité est la fonte au sable : nous voulons être aussi flexibles que possible afin de servir au mieux notre clientèle. C'est le procédé le mieux adapté pour des petites et moyennes séries de pièces techniques, ainsi que pour les travaux de prototypage.

Les principaux avantages de la fonderie d' aluminium au sable:

• Rapidité et faible coût de la mise en œuvre
• Excellente précision et qualité avec un coût raisonnable.
• Produits aisément modifiables au besoin
• L'idéal pour de petites et moyennes séries de qualité

Mais c'est une méthode qui implique beaucoup de main-d'oeuvre, et un personnel qualifié. Lorsque des séries plus importantes nous sont demandées, nous nous orientons vers l'un ou l'autre de nos partenaires spécialisés en fonte « en coquille », par gravité ou sous pression.

Le modelage

Cette étape importante se fera le plus souvent en étroite collaboration avec le client (ou son bureau d'études). Généralement il sera à même de nous fournir un plan CAO de la pièce qu'il souhaite nous voir produire.

Ce plan sera alors confié à un modeleur qui va l'adapter en fonction des exigences techniques de notre métier, par exemple le « retrait » de l'aluminium coulé lors de son refroidissement (voir aussi ci-dessous). Il va ensuite reproduire un modèle de la pièce par fraisage d'un bloc de matière synthétique.

Lorsque ce sera possible, ce modèle sera « sur plaque », c'est-à-dire qu'il sera constitué de deux plaque supportant chacune une moitié du modèle.

La conception des canaux de coulée.

C'est de la façon dont l' aluminium en fusion circule dans le moule jusqu'à le remplir complètement que dépendront les qualités mécaniques de la pièce, et la quantité de travail nécessaire pour sa finition. C'est de la dynamique des fluides. Les fonderies en font depuis longtemps sans même s'en douter.

On devra tenir compte des différences de température au sein de la pièce, de la porosité due aux gaz, de la façon dont on démoulera la pièce, etc.

On prévoira des « réserves » de matière liquide (les « masselottes ») pour pallier le retrait de l'aluminium au fur et à mesure de son refroidissement.

On déterminera comment placer les noyaux (pour obtenir les creux), et concevoir les « boites à noyaux » qui permettront la fabrication de ceux-ci.

Il existe des logiciels d'appui à la conception des moules mais les professionnels sont unanimes : l'expérience acquise d'une longue pratique est indispensable. L'idéal est la combinaison des deux : l'alliance du savoir traditionnel, et des technologies modernes.

Les moules en sable:

Construire un château de sable avec du sable sec, ça ne marche pas bien : tout le monde a pu s'en apercevoir dans sa vie. Il nous faut donc ajouter de la matière au sable que nous employons : nos moules sont faits soit en « sable à vert » (sable + argile + eau), soit en sable lié chimiquement (résines de synthèse + catalyseur). Dans les deux cas, le sable est recyclé pour être employé à nouveau.

Les alliages:

De nombreux alliages d'aluminium ou d'autres métaux légers sont disponibles, en fonction des buts poursuivis. Ils contiendront, outre l'aluminium : du silicium, du magnésium, du cuivre, du nickel, du zinc, du titane, du cobalt, du zirconium, du strontium, etc...

De nouveaux types d'alliages apparaissent régulièrement: les derniers sont les alliages d' aluminium avec du silicium et du scandium. Les pièces produites en Al Si Sc sont très légères mais aussi très résistantes. Cet alliage est jusqu'à présent réservés presque exclusivement à des applications militaires (aéronautique) ou aérospatiales à cause de son coût extrêmement élevé.

Les applications typiques de la coulée d' aluminium au sable:

• Le prototypage de pièces industrielles (automobile, aéronautique)
• Les petites ou moyennes séries avec de hautes exigences de qualité (machines textiles, machines pour l'industrie alimentaire, etc.)
• Le mobilier et objets d'art, l'éclairage public, le mobilier urbain, les objets "design"
• Pièces complexes soumise à des contraintes élevées (culasses de moteurs à refroidissement par air, appareillage médical pour les traitements par radiations ionisantes, carters de compresseurs ou de convertisseurs de couple)

En gros, toutes les applications où on cherche, en diverses combinaisons :

• la légèreté,
• la précision
• l'absence de toxicité
• la résistance aux efforts dynamiques et à la fatigue du métal,
• la soudabilité,
• une bonne conductibilité thermique
• etc.

mais pas nécessairement la grande série.

Un excellent exemple : les blocs-moteur et les culasses de toutes les voitures de prestige sont produits en fonte d' aluminium au sable chimique.

Voyez par exemple la fonderie Ferrari.