Développé dans le milieux des années 70 par le Centre Technique d'Hitchiner, le procédé initial de contre-gravité est connu sous le sigle "CLA" pour Countergravity Low pressure Air melt (remplissage ascendant par dépression dans le moule, fusion à l'air). Les raisons qui ont motivées le développement de ce procédé étaient d'ordre économique. Pourtant, un grand nombre de preuves ont été fournies démontrant que ce procédé produit des pièces qui sont substanciellement de meilleures qualités que les mêmes pièces produites avec les meilleurs procédés de coulée traditionnelle. Voir illustration du CLA.
Dans le procédé CLA, le moule est placé dans une chambre à dépression équipée d'un tube d'alimentation en pied de grappe. La chambre est fermée et descend afin que le tube de remplissage pénètre dans le métal en fusion à une profondeur donnée. La dépression est alors créée dans la chambre ce qui a pour effet d'aspirer le métal dans les cavités, remplissant complètement les plus infimes parcelles du moule.
Après un bref temps d'attente, permettant la solidification des pièces et d'une partie des attaques de coulée, le vide est relâché et le métal résiduel du tronc central retourne dans le bain de fusion. Seule une courte attaque de coulée reste sur la pièce brute, et elle sera supprimée par meulage. Avec le CLA 60% à 94% du métal fondu se retrouve dans les pièces, comparé aux 15% à 50% avec le procédé classique par gravité, où la majorité du métal est utilisé dans le système d'alimentation.
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Contrairement aux pièces produites par gravité, qui doivent être détachées du tronc central, il n'est pas nécessaire de laisser d'espace pour le passage d'une lame de scie dans la construction d'une grappe de moulage CLA. Ceci permet de charger plus de pièces sur une grappe de moulage CLA. Le nombre de pièces par grappe peut être de deux à trois fois supérieur par rapport à l'assemblage conventionnel, selon la taille des pièces et leur forme. Voir la comparaison du chargement des grappes.
Grâce au procédé CLA il est possible de: mouler des parois minces jusqu'à 0.015 pouces (0.381 mm); maintenir la finesse du grain; et, parce que le métal est versé sans turbulence à partir d'un métal propre puisé sous la surface du bain de fusion, de mouler des pièces avec bien moins de scories et d'inclusions non métalliques. Pratiquement les pièces moulées en contre-gravité contiennent seulement 15% des inclusions que l'on trouve dans les mêmes pièces coulées par gravité. Grâce à ce métal plus propre on a constaté une réduction de l'usure des outils de coupe de100% à 500% (au cours d'un test comparatif d'usinage réalisé sous des conditions contrôlées) , on constate aussi la diminution importante des défauts après polissage, pour des pièces hautement polies comme les clubs de golf. Voir une photo-micrographie du procédé CLA comparé au procédé classique.
Les éclaboussures et les turbulences causées par le versement du métal à l'air libre (ci-dessus) provoquent une réoxidation et des micro-inclusions dans la pièce moulée. La coulée en contre-gravité (ci-dessous) offre une meilleure qualité pour les pièces en améliorant le contrôle de débit de la coulée et en réduisant les turbulences. (Images tirées de la vidéo "Hitchiner Advantage".)
Ces études sont le résultat de recherches indépendantes
effectuées par la "Steel Founders Society" (Société des
fondeurs d'acier) ainsi que "the University of Northern Iowa"
(Université du nord Iowa) et "the University of Alabama"
(Université d'Alabama), mentionnées dans un récent rapport
de la Lettre "University of Alabama Metal Casting Technology
Center Newsletter
" (la Lettre du Centre des Technologies de Fonte de Métal de
l'Université d'Alabama).
Le procédé CLA, depuis son développement initial, s'est prêté à de nombreuses évolutions étudiées pour des applications spécifiques. Une des applications qui en découle, le Procédé CLV (principe CLA avec fusion sous vide poussé), mis en œuvre par la Division Turbine à Gaz d'Hitchiner, applique la technologie de coulée par contre-gravité aux alliages réactifs qui doivent être fondus dans une atmosphère inerte ou vide. Voir l'illustration CLV.
En bref, le métal est fondu sous vide dans la chambre basse. Le moule chaud est introduit dans une chambre haute séparée où le vide est créé. Les deux chambres sont repressurisées avec de l'Argon. Une vanne est ouverte et la chambre basse monte jusqu'à ce que le tube d'alimentation de la grappe plonge dans le métal en fusion. Une dépression est créée dans la chambre haute afin d'aspirer le métal vers le haut. La dépression est enfin relâchée après que les pièces et les attaques de coulées se soient solidifiées.
Plusieurs machines de coulée en contre gravité pilotées par ordinateur ont été mises en service chez Hitchiner, dont une machine rotative multi-stations utilisant une version du CLA à remmoulage au sable (SSCLA) et une machine multi-process (photo en haut de cette page) incorporant le procédé CV (Check Valve). Le procédé CV permet la coulée par contre-gravité de pièces massives. Cette nouvelle génération de machines de coulée augmente très largement les flux de production ainsi que l'efficacité des procédés et permet d'atteindre un niveau de qualité de fonderie auparavant inaccessible. Voir une machine tournante SSCLA.
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(Film QuickTime1.3 MB / 30 sec. / 320 x 240) |
Document disponible au format PDF: la Lettre du Centre des Technologies de Fonte
de Métal de l'Université d'Alabama (printemps 1995 - en
anglais) (MCTC.pdf), qui mentionne les avantages de la coulée en
contre-gravité. Pour consulter et imprimer ce document vous devez
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Téléchargement:
- MCTC.pdf (la Lettre du Centre des Technologies de Coulée de Métal de l'Université d'Alabama - printemps 1995 - en anglais, 16ko)
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Dernière modification faite le 22 septembre 1998.