Inox coulée d'investissement Crée des pièces métalliques de précision en coulant de l'acier inoxydable en fusion dans des moules en céramique formés autour de modèles en cire. Cette technique ancestrale, également appelée fonderie à cire perdue, produit des composants aux formes complexes et aux finitions de surface exceptionnelles, impossibles ou extrêmement coûteuses à réaliser par usinage.
Cette méthode est particulièrement efficace avec les alliages d'acier inoxydable, car elle supporte leurs températures de fusion élevées (environ 1 500 °C) tout en préservant la résistance à la corrosion et la robustesse du matériau. Les pièces sont produites avec des tolérances aussi serrées que ± 0.005 pouce et des états de surface d'environ 125 micropouces, éliminant souvent le besoin d'usinage supplémentaire.
Les ouvriers injectent de la cire fondue dans des matrices métalliques usinées avec précision pour créer des copies exactes de la pièce finale. modèle en cire inclut tous les détails complexes, les géométries et les caractéristiques du composant fini.
Les installations modernes utilisent également l’impression 3D pour créer des modèles pour des conceptions complexes ou des séries de production à faible volume. Cire soluble ou des noyaux en céramique peuvent être insérés pour former des éléments internes tels que des trous ou des cavités.
Plusieurs modèles en cire sont fixés à une carotte centrale à l'aide d'outils chauffants, créant ainsi une structure arborescente. Cet assemblage permet de couler simultanément des dizaines de pièces en un seul lot.
La carotte et les canaux de connexion créent des voies permettant au métal en fusion de s'écouler dans chaque cavité de la pièce pendant la coulée. Un positionnement précis assure un écoulement optimal du métal et minimise les défauts.
L'arbre à cire est plongé à plusieurs reprises dans une barbotine céramique et recouvert de sable réfractaire, ou « stuc ». Chaque couche doit sécher complètement avant l'application de la suivante.
La première couche utilise des particules ultrafines pour capturer les détails complexes de la surface. Les couches suivantes utilisent des matériaux de plus en plus grossiers pour plus de résistance, créant une épaisseur de coque de 5 à 15 mm en 5 à 10 cycles de revêtement.
L'assemblage revêtu de céramique est placé dans un autoclave ou un four où la cire est fondue à la vapeur ou à la chaleur. La cire s'écoule par les ouvertures de la carotte, laissant un moule en céramique creux.
Cette étape nécessite un contrôle minutieux de la température afin d'éviter que la cire en expansion ne fissure la coque en céramique. La plupart des installations récupèrent et recyclent la cire fondue pour une utilisation ultérieure.
Les coques en céramique vides sont cuites à 870-1095 °C pour brûler la cire résiduelle et renforcer la céramique par frittage. Ce traitement à haute température garantit la résistance du moule au choc thermique du métal en fusion.
Juste avant le coulage, les moules sont préchauffés pour améliorer l'écoulement du métal et réduire le refroidissement rapide qui pourrait provoquer des défauts.
L'acier inoxydable fond dans des fours à induction ou à arc pour atteindre des températures de coulée d'environ 1 500 °C ou plus. Les coques en céramique préchauffées sont posées verticalement, souvent sur des lits de sable.
Le métal en fusion s'écoule par l'ouverture de la carotte, remplissant toutes les cavités par gravité. Certaines opérations utilisent le vide ou l'assistance centrifuge pour les sections à parois minces.
Le métal coulé refroidit et se solidifie à l'intérieur des moules en céramique à vitesse contrôlée. Un refroidissement adéquat prévient les défauts et garantit la précision dimensionnelle.
Une fois solide, le métal forme un arbre complet de pièces moulées en acier inoxydable reliées par la carotte et les canaux solidifiés.
Les vibrations mécaniques, le martelage ou le jet d'eau brisent la coque en céramique et exposent les pièces moulées en métal. La lixiviation chimique peut aider à éliminer la céramique des zones difficiles d'accès.
L'arbre métallique révélé montre plusieurs pièces moulées finies toujours attachées au système de carotte central.
Les scies à ruban ou les tronçonneuses séparent les pièces individuelles de la grappe. Les restes de grappe et de stolons sont recyclés comme ferraille.
Coupez les zones où les pièces connectées aux portes nécessitent un meulage pour obtenir des surfaces lisses.
De nombreuses pièces moulées en acier inoxydable subissent des traitements thermiques spécifiques pour optimiser leurs propriétés mécaniques. Les nuances austénitiques comme le 304 et le 316 peuvent subir un recuit de mise en solution.
Les opérations finales comprennent le meulage des marques de seuil, le grenaillage ou le décapage esthétique, ainsi que l'usinage des éléments critiques exigeant des tolérances extrêmement strictes. La plupart des pièces moulées à la cire perdue nécessitent une finition minimale grâce à leur surface brute de coulée lisse de 125 micropouces ou plus.
| Aspect | Casting d'investissement | Moulage en sable | Coulée sous pression | Usinage CNC |
|---|---|---|---|---|
| Matériaux | Tous les métaux, y compris l'acier inoxydable et les superalliages | Tous les métaux, y compris l'acier inoxydable | Limité à l'aluminium, au zinc et au magnésium | Tous les métaux usinables |
| tolérances | ±0.005″ typique | ±0.030″ typique | ±0.005″ typique | ±0.001″ ou mieux |
| Finition de surface | 125 micro-pouces | 250 à 500 micro-pouces | 50 à 100 micro-pouces | 32 micro-pouces ou mieux |
| Complexité de la pièce | Excellent – contre-dépouilles, parois minces possibles | Limité – nécessite des angles de dépouille | Bon – limité par la conception de la matrice | Limité par l'accès aux outils |
| Gamme de tailles de pièces | Quelques grammes à plus de 50 livres | Onces en tonnes | Quelques grammes à 30 livres (non ferreux) | Toute taille usinable |
| Coût de l'outillage | Moyen (5,000-50,000 $) | Bas (500-5,000 $) | Élevé (25,000 250,000 à XNUMX XNUMX $ et plus) | Aucun (programmation uniquement) |
| Coût par pièce | Moyenne | Faible | Très faible à volume élevé | Élevé pour les pièces complexes |
| Volume idéal | 100-10,000 parties | 1-1,000 parties | 10,000+ pièces | 1-100 parties |
| Délai De Mise En Œuvre | 4 à 8 semaines | 2 à 4 semaines | 8 à 16 semaines | Jours en semaines |
| Déchets de matériaux | Faible (10-30%) | Faible (20-40%) | Très faible (<10%) | Haute (50-90%) |
