Transcript Moteur automobile

La Fonderie
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Sommaire
• Moule non permanent
• Moule permanent
• Application industrielle
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MOULAGE AU SABLE
Moulage non permanent : -moule déformable (en sable vert)
-moule rigide (sable aggloméré)
Fabrication d’un moule en sable vert : manuellement ou mécaniquement
Quatre modes de serrages:
•Par pression
•Par pression et secousses
•Par secousses
•Par projection
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Fabrication en sable aggloméré : effectuée à l’aide de liants
Deux types de modèles:
•Destructible en polystyrène expansé, en rée ou en cire
•Au naturel en bois ou en cire
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CHOIX DU MODELE
Nombre de pièces
Mode de moulage
Classes de modèles
tableau du choix des modèles :
Unitaire
Petite à moyenne
série
Grande
série
Moulage à la main
moulage mécanique
Planche à trousser
Carcasse et squelette
Polystyrène
expansé
Modèle
destructible
Cire, urée
PS injecté
Modèle au naturel
Plaque-modèle
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LE NOYAU
Permet d’obtenir des formes intérieures ou extérieures de la formes brutes
Qualités nécessaires:
Être perméable
Résister à la chaleur
Ne pas avoir de reprise d’humidité
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Les défauts dû au sable
La soufflure due aux bulles d’air dans la pièce: manque de perméabilité ou coulée
trop lente
L’abreuvage dû au mélange sable métal par manque de serrage
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Moule permanent
Les Avantages:
•
Rigidité de l'empreinte
•
Grande précision dimensionnelle et d'état de
surface
•
Conductibilité thermique élevé
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Moule permanent
Conséquences
pour la pièce:
•
Un meilleur état de surface
•
Des caractéristiques mécaniques de l'alliage
plus élevées
•
Une plus grande précision dimensionnelle
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Conditions de choix du procédé
Procédés
Remplissage et
Alimentation
Type de
moule
Série
Minimum
Cadence
Moyenne
Durée de vie
Moyenne
du moule
• Facteurs qui constituent une partie du cahier des charges de cette pièce
(Importance de la série, Etat de surface, Taille de la pièce ……….. )
En coquille
•
Métallique,
2.000 pièces
Noyaux en
Facteurs spécifiques à la fabrication
sable d'une pièce
possiblesimportance de
(Coût d’entretien de l’outillage,
Haute pression
Par gravité
Pression
du métal
main
d’œuvre……)
par piston
15 p/heure
40.000 pièces
l ’ébarbage, qualité de
Entièrement
Métallique
20.000 pièces
50 Injec/h *
70.000
injections
Basse pression
Pression du métal
par air
comprimé
Métallique,
Noyaux en
sable
possible
5.000 pièces
20 Injec/h *
40.000
injections
Centrifugation
Force centrifuge
Métallique ou
en graphite
Pièce unitaire
possible
5 à 10 p/h
N/A
Pesanteur
Filière
métallique
ou en
graphite
Grande série
nécessaire
350 mm/mn
N/A
Continue
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Conditions de choix du procédé
• Donc à partir d’un certain nombre de pièce
( autour de 2000) on peux envisager le moule
permanent
• D’autre part les coûts d’usinage sont plus
faibles sur une pièce coulée en coquille
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Moulage par centrifugation
C’est une technique de transformation limitée à la production de corps
axisymétriques.
Nécessité d’entraîner les moules à vitesse élevée afin de générer une force centrifuge
suffisante pour effectuer une élaboration correcte du matériau.
Avantage réside dans en sa capacité à mettre en œuvre de grandes quantités de
matières premières dans un temps court (environ 1000 kg/h)
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Moulage par centrifugation
Métal en fusion verser dans moule cylindrique
La solidification s’achève, le métal est formé et les oxydes
restent au centre.
Les particules non métalliques sont expulsées
vers le centre et la solidification commence.
Après usinage, nous obtenons une pièce
uniforme, sans défaut ni oxyde.
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Moulage en coquille par gravité
La pièce est obtenue à partir d’un moule métallique, par
la seule action du poids de l’alliage Liquide.
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Moulage en coquille par gravité
 Réalisation des coquilles:
• Matériaux dépend des alliages coulés
• La permanence du moule
matériaux à caractéristiques mécaniques
Donc Coût
• Coquille d’épaisseur uniforme
solidification correctement dirigée et
contrôlée
 Mécanisation des coquilles
• Fermeture , ouverture et éjection entièrement automatisé
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Moulage basse pression
On utilise une légère pression d’air (700 à 800 g/cm²)
appliqué sur la surface de l’alliage liquide pour obliger
celui-ci à remplir l’empreinte d’un moule.
Applications
• Mieux adaptés pour les pièces qui ont une symétrie axiale
• La plupart des jantes de voitures sont coulés de cette manière
• Limitations : pour les pièces avec des évidement obtenus à partir de noyaux de sable, il faut
baisser la pression a 200 g/cm².
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Moulage basse pression
4 étapes

1

2

3

4
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Moulage haute pression
En coulée sous pression l’alliage liquide est poussé par un piston
dans l’empreinte en un temps très court 0.1 sec en moyenne. Une
surpression assure ensuite l’alimentation de la pièce en alliage
liquide pendant la solidification.
Intérêts
Supprimer partiellement ou totalement l’usinage
D’excellents états de surface et de très bonnes précisions ( 0.5 mm sur une cote de 100 mm)
De faible épaisseur
Totalement automatisé
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Deux machines
A chambre chaude
froide
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Deux machines
A chambre froide
A chambre chaude
• Force de fermeture variable de 500 à 3000 KN
• Force de fermeture variable de 50 à 1200 KN
• Pression de remplissage atteint les 200 bars
• Pression de remplissage atteint les 100 bars
• Pression de masselottage 1000 bars
• Pression de masselottage 350 bars
440 000 €
Machine
900 000 €
15 000 €
Moule
200 000 €
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Forgeage Liquide
Le métal liquide est introduit dans le semi moule où est déjà posée la préforme. Une
presse referme le moule obligeant le métal d’épouser sa forme et en même temps de
s’infiltrer dans la préforme pour former le composite
Intérêts
Former des alliages renforcés par des fibres
Eliminer la porosité
Doubler la résistance à la compression
Doubler la résistance à la fatigue à haute
température
Utilisé pour les Pistons de moteur Diesel
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Semi-Solid Metal (SSM)
Le métal est préparé en avance , il est traité et chauffé pour avoir 4050 % en état liquide, puis il est injecté comme dans le procédé de la
chambre froide mais avec une vitesse plus faible.
Intérêts
Excellente microstructure par rapport aux autres procédés
Pas de Porosité
Procédés en cours de développement et sujet de plusieurs
recherche
( breveté par MIT )
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Moteur automobile
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Pièces moulées dans l’automobile
Les pièces moulées représentent 16 % du poids total d’un
véhicule
l’automobile absorbe plus de 50 % des pièces produites par les
entreprises de fonderie.
Culasse de moteur
Technique de fonderie bien connue qui
est l’utilisation de la fonte en coquille
basse pression.
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Moteur PSA BMW
Réalisation des culasses avec
une technique innovante c’est
la fonderie à modèle perdu.
Objectif de cette méthode:
 Avoir un moteur plus léger
 nombreuses opérations
d’usinage mécanique
supprimées
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Principe du polystyrène expansé PSE
Les perles de polystyrène
expansible sont soumises à la
chaleur de la vapeur d’eau.
Sous l’effet de la
température, elles se dilatent
Ces perles expansées sont
ensuite injectées sous pression
dans un moule et soumises à
nouveau à la vapeur d’eau où elles
se soudent entre elles et prennent
la forme du moule.
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Procédé du moulage Lost foam
 Fabrication de la réplique exacte de la
pièce à fabriquer en polystyrène
expansé.
 Les modèles en polystyrène sont
assemblés en grappe et plongés dans
un bain pour y être enduit d'une couche
réfractaire.
 L'ensemble est ensuite mis dans
un bac vibrant que l'on remplit
progressivement de sable.
 L'alliage en fusion est coulé dans le
moule ce qui sublime le modèle en
polystyrène.
 Après refroidissement, le sable est
retiré et la surface de la pièce
nettoyée.
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Production en grandes séries
Avantages :
Grande précision
Meilleure rentabilité et qualité
Réduction d’opérations d’usinage
Réalisation de pièces complexes
Moteur plus léger
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Modèle de culasse en
polystyrène expansé
Culasse obtenue par moulage
lost foam
Production : 2500 unités/jour
moulage automatisé
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Bibliographie & Sitographie
www.technicome.com/MG_Fonderie_alu.htm
www.angers.ensam.fr/ressources/fonderie/panhard_richemont/cadres/cadre_moule_non_per.htm
http://www.cimd.fr/fr_savoirfaire_modesdelaboration.htm
http://www.psa-peugeot-citroen.com/document/presse_dossier/DP_PSA_BMW1103281798.pdf
Fonderie Elements fondamentaux (L. Gia Brueri-Dunod 1983 )
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Merci !!!
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