ten years after

C’est toujours intéressant d’apprendre des choses,que l’on n’aurait jamais été chercher sois même .

Une question me vient à l’esprit: Qu’est-ce qu’on coule en cire perdue,à part les cloches et la prothèse dentaire ?

Toutes pièces complexes impossibles à obtenir autrement ou à un prix déraisonnable: alliages musclés, parois très fines, état de surface excellent, tolérances idem.....domaines: médical, aéronautique, énergie, hydraulique, mécanique de précision, horlogerie, bijouterie, verrerie d'art, et puis, unique pour couler un bronze!
Dan

Beaucoup de choses depuis l'antiquité, fonctionnellement, les formes non démoulables... comme désormais avec l'impression 3D. Les pièces en cires assemblées en grappe sont recouvertes d'une carapace céramique par trempés successifs.
L’aéronautique est le domaine majeur, massivement les aubes de turbo moteurs mais pas que.
Les moteurs de GP découlent, en version agricole et économique   de ce monde là.
Janpol, homme de l'aéronautique que sa propre histoire ne dissocie pas je pense de cet aparté, nous pardonnera cette digression, méssépamoikakomancé.

Le sommet de la technique passe par les pièces monocristallines (ne comportant qu'un seul grain métallique, donc pas de joints), étape ultime après la plus commune, les grains "en vrac", puis la solidification dirigée (grain colonnaire, orientation des joints de grain en fonction des efforts, un peu comme le fibrage en forge), méthodes liées à la maîtrise du refroidissement elle même question majeure pour la fonderie la plus commune.
C'est de la vulgarisation très vulgaire.  

Les toiles approchent de 1mm d’épaisseur avec des labyrinthe de refroidissement internes (par noyaux en "dentelle" céramique usinées sur cette aube, une folie.
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Les curieux pourront consulter ce document (pages 17 à 21) parmi d'autres.
https://www.a3ts.org/wp-content/uploads/2018/02/10.20-O.-DELCOURT-SAFRAN-SA.pdf

Question: si les aubes de turbo-moteurs sont fabriquées par coulée à la cire perdue, comment sont faites les maquettes en « cire »? Là, on n’est pas dans l’artisanal, il faut faire des séries de pièces précises, et on a dit que si on utilisait cette technique de coulée, c’est parce que les formes ne sont pas moulables. Comme la technique existait avant l’impression 3D, je ne vois pas!
Pitnailleur, un jour pitnailleur toujours...

Avec des moules métalliques, si nécessaire complexes, avec tiroirs, plans de joints multiples, style injection plastiques; soit en impression 3D: dépôts de cire; soit en moules semi-rigides : caoutchouc, silicone. Ceci pour la réalisation des modèles en cire, puis assemblage sur un "arbre de Noël" avec trous de coulé, évents...etc, ensuite trempé dans de la céramique liquide, puis empilage de couches pour former le moule de coulée réelle.
Il existe des principes similaires en fonderie classique de fonte (blocs moteurs par ex) avec des modèles fusibles en polystyrène. Et aussi des réservations dans les fondations béton, on fusille le polystyrène avec de l'essence.
Tu vas me dire : pourquoi pas utiliser directement des moules métalliques? parce qu'il est impossible d'y couler des alliages liquides à haute température.
Dan

Ok, l’impossibilité de couler des alliages liquides dans des moules métalliques répond à ma question,merci.

Ce n'est pas tout, car la question du refroidissement est fondamentale pour la santé des pièces (retassures, criques) dans tous les cas. Outre les masselottages qu'on pratique dans tous types de fonderies, le moulage en carapace permet d'orienter la solidification du métal (solidification dirigée) en isolant avec de la laine de roche de façon différentiée les zones de la grappe.

Quelques stades, grappe cire assemblée, les éléments sont injectés en moule métallique, éventuellement sur un noyau céramique (en dentelle) sur certaines aubes, la carapace est formée par trempés successifs, couche de contact-sablage-céramique-sablage-le nombre de fois nécessaire, à la main, pour la santé du dos, ou au robot, puis étuvage pour chasser la cire, emballage laine de roche, étuvage de cuisson, four à l'air (aciers), sous vide (superalliages nickel/cobalt).
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On oriente la cristallisation, cas du colonnaire (grains parallèles), enfin monocristal (1 pièce = 1 cristal métallique): On distingue, sur les 2 grappes cire posées à l'envers, l'assise "moule à tarte" qui viendra s'ajuster sur la "sole" métallique refroidie à eau à la base du four, les logements cylindriques contenant les germes (venant d'un barreau de monocristal tronçonné) en contact sur la sole. Le labyrinthe sélectionne un grain sur lequel poussera le monocristal, refroidi vite à la base puis progressivement en montant vers l'entonnoir. On épargnera les subtilités dont on se doutera sans mal.      

Sacré process! une pièce monocristal doit coûter un bras, sinon deux! est-ce qu'il y a beaucoup de rebut? est-ce un procédé français à l'origine?
Dan

J'ai quitté la SNECMA en 2005 soit dans une autre ère au vu de l'accélération des procédés et des moyens que donnent les outils qui ont suivi. La fonderie à cire perdue est connue depuis la plus haute antiquité sans pour autant être le plus vieux métier du monde, après le bronze végan selon les anals...
Je n'en décris qu'une partie. On fait une grande gamme de pièces, des plus simples mais non faisables par un autre procédé... sauf désormais, doucement mais surement avec l'imprimante 3 D, aux plus complexes, comme pour l'aéro.
L'évolution passe par l'identification des besoins en butant sur des limites (que ne connaissent pas les promoteurs du moto-spectacle partiellement robotisé pour palier à celle des homo sapiens qui existent dans le monde réel, on reconsidère dans les semaines à venir pour les autres ).
Sans certitude historique, je suppose que les turbomoteurs ne sont pas pour rien dans la volonté de développer ce procédé quand on observe les aubes de chaudronnerie d'un BMW 003 (Me 262 etc) qui évoluera en devenant ATAR, les fonderies pleines, les masses en mouvement et les contraintes liées, les limites de température d'ou les refroidissements internes. Des pièces évoluent dans des flux plus chauds que leur température de fusion.  C'est un long processus sans fin... pour les croyants quand on lit des projections du patron à 30 ans avec du zéro carbone végétarien en perspective... quand red bull ne vend plus de canettes...
Pour le militaire, l'objectif premier est que çà fonctionne... un peu, à n'importe quel prix, on améliore les durées de vie avec le temps et la courbe d'apprentissage. Il y a retombées du militaire vers le civil comme la série des CFM56 issus pour le turbine du GE F100 (B1B), le M88 du Rafale a aussi fait des petits.
Cela dit pour l'origine de la chose, la France s'y inscrit avec brio sur l'impulsion allemande déjà citée, les contributions de la recherche et des universités (procédés, matériaux comme Rene 41) et entreprises.
Des rebuts ? Que oui, variables avec des crises et des mieux, une guerre permanente.
Au final, çà coute très cher au global, en mises au point. Qu'en est il aujourd'hui avec les outils de simulation, le suivi qualité, j'en suppose de gros progrès mais précisément, je l'ignore. Tu peux t'en faire une bien meilleure idée que le retraité si contant de l'être.

Vous vous demandez peut-être pourquoi je m’intéresse à la coulée à la cire perdue,et bien figurez vous que je l’ai utilisée en parfait amateurisme il y a une trentaine d’années pour préparer un moteur de Honda 450.
Il n’y avait pas à l’epoque De fabrication de pièces racing comme aujourd’hui,et de toute façon,j’aurais pas eu le budget. J’avais dégotté une boîte racing pour un CB350 four,il me semble,qui m’intéressait personne et entrepris de la rentrer dans mes carters. Il y avait un peu à gagner sur la largeur des trains de pignons,un peu de bidouille sur les fourchettes,parce que je gardais la sélection du 450,mais rien d’insurmontable. J’etais Entrain de faire fonctionner ma boîte à la main posée dans le demi carter,tout content de moi,quand j’ai réalisé qu’elle était bruyante,il y avait trop de jeu entre les pignons ! En fait l’entraxe des arbres était inférieur de 2mm. Une fois la déception digérée,j’ai cherché une solution,le plus logique me semblait être de recharger à la soudure alu les carters et reusiner les logements des roulements de l’arbre secondaire,mais je n’ai trouvé personne qui veuille le faire,j’ai donc imaginé la solution suivante :Faire usiner les paliers de roulements 2mm en avant et fabriquer des « cales »pour combler le vide en arrière.
Il y avait à côté de l’entreprise de dépannage télé ou je travaillais un laboratoire de prothèse dentaire,et je les avais vu couler des prothèses en chrome cobalt d’un volume équivalent avec une très bonne précision. Ils m’ont fourni de la résine calcinable,beaucoup plus résistante que de la cire et j’ai moulé mes pièces directement entre mes roulements et le carter, ensuite,masselottes,évents,tige de coulée,mise en revêtement,passage au four et coulée sous pression à la fronde. C’est fait comme une centrifugeuse pour les cosmonautes,en plus petit et muni d’un gros ressort,il y a sur Le Bras un creuset ou l’on fondait le métal au chalumeau et en face duquel on place le cylindre de coulée sortant du four et on lache le ressort,je précise que l’ensemble est dans une sorte de cuve en cas de loupé ! Une fois refroidi,il ne reste plus qu’à casser le moule et ébavurer et ça a été nickel. Même si je n’ai pas beaucoup roulé avec,la boîte marchait impec et c’est toujours en place.j’ai retrouvé une maquette inutilisée et mes croquis de l’époque,du coup je vous fait quelques photos.
Comme ça marchait bien,j’ai utilisé la même technique pour réaliser des clavettes de soupapes décalées permettant de récupérer la pretorsion des barres de rappel afin de compenser le fraisage des sièges nécessaire au montage de mes arbres à cames.[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]

Merci de tes réponses Fügner  quand à Adco il faisait bien l'ignorant, malgré une certaine expérience personnellement sur le problème d'entraxe sur la boîte je n'aurai pas pensé à faire des cales en fonderie, trop risqué, seule la recharge par soudure m'aurait semblé valable, d'ailleurs je l'avais utilisée sur un carter de CB 750 partiellement éclaté dans la zone pignon de sortie. Bravo pour l'initiative.
Dan

Génial Adco "du monde d'avant" la carte bleue
Et oui, l'opportunité de la proximité d'un prothésiste est la plus répandue hors domaine industriel et une sale mentalité d'imaginer qu'on peut faire sans la belle CATIA (dont Yves utilise la version "Carton"), même à des initiatives honteuses sans homo-logation intersectionnelle racisée décarbonée zeuropéennes.
Ta fusion au chalumeau devait améliorer la densité du métal et me rappelle une anecdote, la fourniture à National moto de commandes d'embrayoir hydrauliques sur ses PEM Kawasaki dont Roger Ruiz était un des pilotes, dispositif peu commun en ces temps. De structure caverneuses, nos récepteurs coulés au sable (à lapin de la foret + argile formule maison) manquaient d'étanchéité, carence compensée par injection de Loctite frein filet et avec succès.
Les outils modernes sont source d'émerveillement pour ce qu'ils permettent utilisés à bon escient mais les savoirs faire anciens perdus (liquidation de l'enseignement technique) plombent en partie leur usage. Les chinois qui n'ont ni biden ni trump, sommets de la modernitude flamboyante (incendie...), connaissent tout çà, et continuent tranquillement à travailler et investir, en observant, goguenards, le "spectacle".

Notre ami Adco a certainement de très bonnes notions mécaniques malgré sa visible formation électronique ( réparation de télé) ce n'est pas incompatible, un de mes potes très bon en méca me révisait et modifiait certains de mes amplis ( des vintages hors d'âge). Il n'empêche que devant une telle greffe: une boîte d'un 350 4 cylindres sur un 444 bi-cylindre pose la question du couple à transmettre, et si l'entraxe des arbres est plus court,soit le nombre de dents est plus petit sur la majorité des engrènements, sinon c'est que le module des dentures est plus petit donc moins costaud à largeur égale ou voisine, donc risque éventuel pour l'avenir surtout avec un moteur tapé, visiblement rien de cata ne s'est passé, tout baigne.
Dan

La 350 étant postérieure à la 450,ils on schématiquement fait la même boîte en plus petit. Transformée en 6 vitesses,donc avec des pignons plus etroits,elle encaisse la cinquantaine de chevaux des moteurs préparés pour le TT et Dialmax nous à appris qu’elle à servi de base à celle du 500 four,où elle se montrait un peu juste. Étant respectueux de la mécanique,ça passait,mais on est dans la mécanique de bricoleur !(surtout qu’il n’y a pas que la boîte de modifiée).
J’ai déposé le moteur suite à une tendance du vilo à se déplacer latéralement par manque de serrage des roulements,ainsi qu’un surfaçage de culasse à revoir,mais je ne désespère pas de m’y remettre un jour et de vous la montrer en action. J’avais monté un moteur standard il y a quelques années pour que mon fils me dise ce qu’il pensait de la partie cycle,qui lui avait bien plu,alors...