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Quand les métaux se la coulent douce

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Par publié le à 18h04

Quand les métaux se la coulent douce

Dans le procédé Seed de Stas, des creusets de métaux à l'état quasi-solides alimentent une machine de fonderie sous pression.

Les procédés de fonderie de métaux à l’état pâteux utilise leur capacité à se ramollir lorsqu'ils sont accélérés pour diminuer les temps de chauffe et de refroidissement. Le bénéfice est autant sur le plan écologique que sur la qualité des pièces obtenues : le matériau ne subissant pas les passages de l'état solide à l'état liquide puis de l'état liquide à l'état solide, il conserve ses propriétés mécaniques.

Pour ne pas se faire ensevelir par des sables mouvants, il ne faut pas se débattre. Pourquoi ? Parce que c’est la pression exercée par l’agitation de la personne prise au piège qui fluidifie le sable et le rend mouvant. Cette propriété physique s’appelle la thixotropie. Elle permet également au dentifrice de sortir du tube… et aux alliages métalliques de prendre la forme d’un moule sans passer par l’état liquide.

Classiquement, en fonderie, les alliages métalliques fondus prennent la forme d’un moule en s’y déversant soit par gravité, soit par injection, avant solidification. « On cherche, en général, à améliorer la coulabilité des alliages à l’état liquide », explique Patrick Hairy, responsable R&D produit process fonderie du Centre technique des industries de la fonderie (CTIF).

Les techniques de mise en forme des métaux à l’état pâteux représentent le parfait contrepied à cette philosophie : elles transforment les alliages métalliques (aluminium, aciers, cuivres, magnésium, etc.) dans leur intervalle de solidification : entre leur état solide et leur état liquide, les métaux sont dans un état visqueux. Quasi-solide, sous forme de lopins, il suffit de leur donner une vitesse (en leur appliquant une pression) pour que leur viscosité diminue. Malléables à merci, ils prennent alors la forme voulue. Les pièces obtenues offrent une meilleure résistance mécanique que celles réalisées à partir d’alliages liquides. Les défauts dits de retassure, qui se créent lors du passage de l’état liquide à l’état solide, diminuent de moitié, proportionnellement au temps de refroidissement. Au final, le processus de fabrication d’une pièce dure 10 à 20 % moins longtemps.

Si le principe est connu depuis longtemps, la technologie n’a intéressé pour l’instant que laboratoires et centres R&D. « Ce système a de l’avenir pour les coques en magnésium d’appareils électroniques haut de gamme pour les pièces du secteur automobile qui cherche l’allègement, reprend Patrick Hairy. Cela ne s’appliquera qu’à de la grande série car la mise au point est un peu longue ».

La société québécoise Stas, utilise le procédé baptisé Seed (swirl enthalpy equilibration device) breveté par Alcan. Ses machines passent le métal à l’état pâteux et se greffent aux machines de fonderie sous pression classiques. En Europe, l’entreprise italienne Idra commercialise le procédé SSR (semi-solid rheocasting) développé par le Massachusetts Institute of Technology (MIT). Le procédé peut être adapté aux presses de moulage sous pression horizontale comme verticale.
 


Dans le procédé Seed, la roation du creuset fait passer le métal dans l'état quasi-solide avant qu'il soit injecté dans la presse.

Charles Foucault.

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