Qu'est-ce que le moulage en mousse perdue et quels sont ses principes de base et ses étapes clés ?

Le moulage en mousse perdue (LFC), également connu sous le nom de moulage par évaporation, est un processus de moulage de précision utilisé pour créer des pièces métalliques complexes avec une grande précision dimensionnelle et une excellente finition de surface. Cette technique de fonderie avancée est largement utilisée dans diverses industries, notamment l'automobile, l'aérospatiale et les machines lourdes, pour produire des composants de forme quasi nette avec des exigences minimales de post-traitement.

Le principe de base du moulage en mousse perdue

Le principe fondamental de Moulage en mousse perdue s'articule autour de l'utilisation d'un motif consommable fabriqué à partir de mousse, qui est remplacé par du métal en fusion pendant le processus de coulée. Un motif, généralement fabriqué à partir de polystyrène expansé (EPS) ou d'un polymère similaire, est créé sous la forme exacte de la pièce finale souhaitée. Ce motif est recouvert d'un revêtement céramique réfractaire puis placé dans un ballon, qui est ensuite rempli de sable sec non lié. Le sable est compacté autour du motif, offrant un support ferme.

Le métal fondu est ensuite versé directement dans le motif en mousse. La chaleur du métal provoque la vaporisation et la décomposition instantanées de la mousse, permettant au métal de remplir toute la cavité laissée derrière, reproduisant précisément la forme et les détails du motif original. Les sous-produits gazeux de la mousse sont évacués à travers le revêtement céramique perméable et le sable.

Étapes clés du processus de moulage de mousse perdue

1. Fabrication de modèles : Le processus commence par la création d’un motif en mousse et de son système de déclenchement. Cela se fait le plus souvent en injectant des billes de polystyrène expansibles dans un moule en aluminium et en utilisant de la vapeur pour les fusionner ensemble dans la forme finale du motif. Pour les pièces complexes, plusieurs sections de motifs peuvent être produites et assemblées en un groupe complet à l'aide d'adhésifs spécialisés.

2. Assemblage de motifs : Des motifs de mousse individuels sont fixés à un système central de déclenchement de mousse (grappe, glissières et colonnes montantes) pour former un groupe ou un arbre. Cet assemblage permet la production de plusieurs pièces en un seul cycle de coulée, améliorant ainsi l'efficacité.

3. Application du revêtement réfractaire : Le groupe de mousse assemblé est plongé dans une suspension de matériau céramique réfractaire. Ce revêtement est essentiel car il :

   • Fournit une finition de surface lisse pour le moulage final.

   • Empêche l'érosion du sable et la pénétration du métal lors du coulage.

   • Permet aux produits gazeux de la mousse en décomposition de s'échapper par sa perméabilité.
     Le cluster revêtu est ensuite complètement séché dans un environnement contrôlé pour obtenir la résistance et la perméabilité appropriées.

4. Moulage (compactage du sable) : La grappe séchée et enrobée est placée à l’envers dans un ballon en acier. Du sable de silice sec et non lié est ensuite versé dans le ballon autour du motif. Le ballon est mis en vibration sur une table vibrante pour garantir que le sable s'écoule dans toutes les cavités et devient densément emballé autour du motif, fournissant un support structurel crucial pendant le coulage du métal.

5. Verser: Une fois le sable compacté, le métal en fusion est versé depuis une poche directement dans la coupelle de carotte du système de déclenchement en mousse. Le métal procède au remplissage de toute la cavité, vaporisant et remplaçant simultanément le motif en mousse. La vitesse de coulée et la température doivent être soigneusement contrôlées pour garantir que la mousse se décompose à une vitesse optimale sans provoquer de défauts.

6. Refroidissement et agitation : Une fois le coulage terminé, le métal en fusion est laissé se solidifier et refroidir dans le moule en sable. Le ballon est ensuite inversé et le sable est mis en vibration loin du groupe de pièces moulées en métal désormais solide. En raison de la nature non liée du sable, il s'écoule facilement hors de la pièce moulée et peut être refroidi et réutilisé pour les moules ultérieurs.

7. Finition: L'étape finale consiste à retirer les pièces moulées du système de déclenchement à l'aide d'outils de coupe tels que des scies à ruban ou des meules. Des opérations de finition mineures, telles qu'un meulage léger ou un grenaillage, peuvent être effectuées pour obtenir les dimensions finales spécifiées et la qualité de surface.

Le moulage en mousse perdue offre des avantages significatifs pour la fabrication de composants complexes avec des passages internes, des géométries complexes et des besoins d'usinage réduits. Son succès dépend d’un contrôle méticuleux à chaque étape, de la qualité du motif aux paramètres de compactage et de coulage du sable. En conséquence, le moulage en mousse perdue reste un processus vital et efficace dans le travail moderne des métaux.