1. Introduction
Chanteur perdu (investissement) fonderie est apprécié pour sa capacité à reproduire des détails fins, sections minces et géométrie complexe avec un excellent état de surface et des tolérances relativement serrées.
L'obtention de résultats cohérents n'est pas seulement une question de géométrie ou de réglages de la machine : c'est fondamentalement un problème de matériaux..
Le mélange de cire, chimie des investissements, agrégats réfractaires, composition de base, la chimie du creuset et des alliages interagit tous thermiquement, chimiquement et mécaniquement lors du déparaffinage, burn-out et injection de métal.
Choisir les bons matériaux pour chaque étape fait la différence entre une production à haut rendement et des retouches répétées..
2. Présentation du flux de travail de coulée à la cire perdue
Étapes clés et les principaux éléments matériels impliqués:
- Modélisation (cire) — cire à motif ou thermoplastique moulé par injection; systèmes de distribution/injection de cire.
- Assemblée & portail - des bâtonnets de cire (faux), plaques de base.
- Construction de coque (investissement) — bouillie (liant + réfractaire fin), enduits de stuc/granulats.
- Séchage / déwax — élimination des motifs organiques à la vapeur/autoclave ou au four.
- Épuisement professionnel / frittage de coquille — rampe contrôlée pour oxyder/brûler les matières organiques résiduelles et fritter la coque jusqu'à la résistance requise.
- Fusion & verser — matériau du creuset plus atmosphère (air/inerte/vide) et système de versement (pesanteur / centrifuge / vide).
- Refroidissement & retrait de la coquille — enlèvement mécanique ou chimique des coques; finition.
Chaque étape utilise différentes familles de matériaux optimisés pour les températures, chimie, et charges mécaniques à ce stade.
3. Cire & matériaux de modèle
Fonctions: porter la géométrie, définir l'état de surface, et fournir une expansion prévisible pendant la construction de l'enveloppe.
Cire commune / familles de matériaux de motif
| Matériel / Famille | Composition typique | Fusion typique / plage d'adoucissement (°C) | Retrait linéaire typique (tel que produit) | Cendres résiduelles typiques après un burn-out | Meilleure utilisation / remarques |
| Cire d'injection riche en paraffine | Paraffine + petit modificateur | 45–70 ° C | ~0,2 à 0,5 % | 0.05–0,2% en poids | Faible coût, bonne finition; cassant s'il est pur - généralement mélangé. |
| Mélanges de cires microcristallines | Cire microcristalline + paraffine + agents collants | 60–95 °C | ~0,1 à 0,3 % | ≤0,1 % en poids (si formulé à faible teneur en cendres) | Résistance et cohésion améliorées; préféré pour les assemblages complexes. |
| Cire à motif (mélanges techniques) | Paraffine + microcristallin + polymères (PE, EVA) + stabilisateurs | 55–95 °C | ~0,10 à 0,35 % | ≤0,05–0,1 % en poids | Cire de modèle de fonderie standard: débit réglé, rétrécir et cendres. |
Cire d'abeille / mélanges de cires naturelles |
Cire d'abeille + modificateurs | 60–65 °C (cire d'abeille) | ~0,2 à 0,6 % | ≤0,1–0,3 % | Bon brillant de surface; utilisé dans des pièces petites/fabriquées à la main; cendre variable. |
| Modèles thermoplastiques thermofusibles | Élastomères thermoplastiques / polyoléfines | 120–200 ° C (en fonction du polymère) | variable | très faible teneur en cendres si le polymère brûle proprement | Utilisé pour des modèles spéciaux; fluage de manipulation inférieur mais nécessite une énergie de déparaffinage plus élevée. |
| 3Résines calcinables imprimées en D (SLA / DLP) | Résines photopolymères formulées pour le burn-out | transition vitreuse ~50–120 °C; décomposition 200–600 °C | ça dépend de la résine; souvent ~0,2–0,5 % | 0.1–0,5% (dépendant de la résine) | Excellente liberté de géométrie; exiger des protocoles stricts de décirage/brûlage pour éviter les résidus. |
Propriétés clés et pourquoi elles sont importantes
- Capacité d'écoulement pour l'injection: affecte la qualité du remplissage et de la porte.
- Rétrécissement & dilatation thermique: doit correspondre aux caractéristiques d'expansion de l'investissement pour éviter les fissures de la coque ou les erreurs dimensionnelles.
- Teneur en cendres: la faible teneur en carbone/cendres retenues lors de la combustion réduit les réactions de la coque et du métal.
- Force & fatigue: les modèles doivent survivre à la manipulation et à la rotation de la coque sans distorsion.
Numéros pratiques & remarques
- Retrait typique par injection de cire: ~0,1–0,4 % linéaire en fonction de la cire et du contrôle de la température.
- Utiliser à faible teneur en cendres formulations pour bijoux de haute précision et alliages réactifs.
4. Investissement (réfractaire) systèmes — types et critères de sélection
Investissement = liant + poudre réfractaire. Le choix est déterminé par la température maximale de coulée du métal, finition de surface requise, contrôle de la dilatation thermique, et résistance à la réaction avec le métal en fusion.
Grandes familles d’investissement
- Investissements à base de plâtre (à base de plâtre)
-
- Utiliser: bijoux et alliages à bas point de fusion (or, argent, étain) où il fait chaud < ~1 000 °C.
- Avantages: excellente finition de surface, faible perméabilité (bon pour les détails fins).
- Limites: mauvaise résistance au-dessus de ≈1 000 °C; se décompose et se ramollit – ne convient pas aux aciers ou aux alliages à haute température.
- Placements liés au phosphate (par ex., phosphate de sodium ou de magnésium)
-
- Utiliser: alliages à haute température (aciers inoxydables, alliages de nickel) et applications nécessitant une plus grande résistance réfractaire jusqu'à ~ 1 500 °C.
- Avantages: résistance à chaud plus élevée, meilleure résistance à la réaction du métal et à la fissuration.
- Limites: polissage de surface inférieur à celui du gypse dans certaines formulations; mixage plus complexe.
- Sol de silice / silice colloïdale liée (mélanges alumine/silice)
-
- Utiliser: pièces de précision sur une large plage de températures; adaptable avec des ajouts de zircon ou d'alumine.
- Avantages: bonne stabilité à haute température, finition de surface fine.
- Limites: le contrôle de la dilatation thermique et du temps de prise est essentiel.
- Zircon / alumine (oxyde) investissements renforcés
-
- Utiliser: alliages réactifs (titane, alliages de nickel haute température) — réduit la réaction à l'investissement en métal.
- Avantages: caractère réfractaire très élevé, faible réactivité avec les métaux actifs.
- Limites: coût nettement plus élevé; polissage réduit dans certains cas.
Liste de contrôle pour la sélection des investissements
- Température de coulée maximale (choisissez un investissement évalué au-dessus de la température de fusion + marge de sécurité).
- Finition de surface souhaitée (Cible Ra).
- Correspondance de dilatation thermique — compensation pour compenser l'expansion de la cire et le retrait du métal.
- Perméabilité & force — pour résister à la pression de coulée et aux charges centrifuges/à vide.
- Réactivité chimique — notamment pour les métaux réactifs (De, Mg, Al).
5. Stuc, revêtements et matériaux de construction de coques
Les coques sont construites en alternant bains de boue et stuc (grains réfractaires plus grossiers). Les matériaux et la taille des particules contrôlent l'épaisseur de la coque, perméabilité et résistance mécanique.
- Boue: classeur d'investissement + réfractaire fin (généralement 1 à 10 µm) pour l'effacement et la reproduction fine des surfaces.
- Stuc: particules de silice/zicron/alumine plus grossières (20–200 µm) qui augmentent l'épaisseur du corps.
- Revêtements / lavages: couches de finition spécialisées (par ex., riche en alumine ou en zircon) agir comme couches barrières pour les alliages réactifs et pour améliorer la finesse du motif ou réduire la réaction du métal-investissement.
Conseils de sélection
- Utilisez un lavage barrière zircon/alumine pour le titane et les alliages réactifs afin de minimiser le cas alpha et la réaction chimique.
- Limiter la taille des particules de stuc dans les couches finales pour obtenir le polissage de surface requis.
6. Noyaux et matériaux de noyau (permanent & soluble)
Les noyaux créent des vides internes. utilisations de la fonte à la cire perdue:
- Céramique (réfractaire) cœurs — silice, zircon, à base d'alumine; lié chimiquement (résine ou silicate de sodium) ou fritté.
- Soluble (sel, cire) cœurs — noyaux de sel lessivés après coulée pour les canaux internes complexes où les noyaux en céramique ne sont pas pratiques.
- Noyaux hybrides — noyau en céramique enveloppé dans une coque d'investissement pour survivre au décirage et au brûlage.
Propriétés clés
- Résistance aux températures de la coque survivre à la manipulation et au burn-out.
- Compatibilité avec l'expansion des investissements (correspondant à la résistance à l'état vert et au comportement de frittage).
- Perméabilité pour permettre aux gaz de s'échapper pendant le versement.
7. Creusets, systèmes de coulée & matériaux d'outillage
Le choix du creuset et des matériaux de coulée dépend de chimie en alliage, température de fusion, et réactivité.
Matériaux de creuset courants
- Graphite / creusets de carbone: largement utilisé pour le cuivre, bronze, laiton, et de nombreux alliages non ferreux. Avantages: Excellente conductivité thermique, bon marché.
Limites: réagir avec quelques fondus (par ex., titane) et ne peut pas être utilisé en atmosphère oxydante pour certains alliages. - Alumine (Al₂o₃) creusets: chimiquement inerte pour de nombreux alliages et utilisable à des températures plus élevées.
- Creusets en zircone: très réfractaire et chimiquement résistant — utilisé pour les alliages réactifs (mais plus cher).
- Carbure de silicium (SiC)-creusets revêtus: haute résistance aux chocs thermiques; bon pour certains fondus d'aluminium.
- Composites céramique-graphite et revêtements de creusets (barrières à l'oxydation) sont utilisés pour prolonger la durée de vie et minimiser la contamination.
Systèmes de coulée
- Versement par gravité — le plus simple, utilisé pour les bijoux et les petits volumes.
- Casting centrifuge - il est courant que les bijoux forcent le métal à entrer dans les moindres détails; notez l’augmentation des contraintes liées aux moisissures et au métal.
- Assisté par le vide / verser sous vide — réduit le piégeage des gaz et permet la coulée de métal réactif sous pression réduite.
- Fusion par induction sous vide (VIM) et fusion d'électrodes consommables sous vide (NOTRE) — pour les superalliages de haute pureté et les métaux réactifs comme le titane.
Important: pour alliages réactifs ou haute température (titane, superalliages de nickel), utiliser une fusion sous vide ou sous gaz inerte et des creusets/revêtements qui empêchent la contamination, et assurez-vous que le système de coulée est compatible avec le métal (par ex., centrifuge sous vide).
8. Métaux et alliages couramment coulés par processus d'investissement
Le moulage à la cire perdue peut gérer un large spectre d'alliages. Catégories typiques, points de fusion représentatifs (°C) et notes d'ingénierie:
Note: les points de fusion indiqués concernent des éléments purs ou des plages d'alliages indicatives. Utilisez toujours les données de fusion/solidification fournies par le fabricant pour un contrôle précis du processus..
| Catégorie d'alliage | Alliages représentatifs | Environ. fondre / pour range (°C) | Notes pratiques |
| Métaux précieux | Or (Au), Argent (Agir), Platine (Pt) | Au: 1,064°C, Agir: 962°C, Pt: 1,768°C | Bijoux & pièces de grande valeur; les métaux précieux nécessitent des investissements en cire et en gypse à faible teneur en cendres pour une finition soignée; Pt nécessite un investissement ou un creuset à très haute température. |
| Bronze / Cuivre alliages | Avec SN (bronze), Cu-Zn (laiton), Alliages de Cu | 900–1 080°C (ça dépend de l'alliage) | Bonne fluidité; peut être coulé dans des revêtements standards en phosphate ou en silice; surveillez la formation d’oxyde et les scories. |
| Aluminium alliages | A356, AlSi7, AlSi10 | ~610-720°C | Solidification rapide; investissements spéciaux requis; réactif au carbone/graphite à haute température — utiliser des creusets/revêtements appropriés. |
Aciers & inoxydable |
400/300 série inoxydable, aciers à outils | ~1 420–1 500 °C (solide/liquide varient) | Nécessite des investissements en phosphate ou à haute teneur en alumine; temps de coulée plus élevés → nécessite une coque solide et une atmosphère inerte/contrôlée pour éviter l'oxydation et les réactions. |
| Alliages de nickel / Superalliages | Inconel, Familles Hastelloy | ~1 350–1 500 °C+ | Temps de coulée élevés et contrôle rigoureux – généralement fusion sous vide ou sous atmosphère contrôlée; investir avec des mélanges zircone/alumine. |
| Titane & Alliages de Ti | Ti-6Al-4V | ~1 650–1 700 °C (point de fusion ≈1 668°C) | Extrêmement réactif; l'investissement doit être en zircone/alumine et coulé sous vide ou sous atmosphère inerte (argon). Creusets/équipements spéciaux requis; la formation de cas alpha est un risque. |
| Zamac / Alliages de zinc moulés sous pression (rare en investissement) | Charges | ~380-420°C | Basse température; généralement moulé sous pression à la place, mais possible pour les moulages d'investissement spécialisés. |
Règle pratique de température de coulée: La température de coulée est souvent 20–250°C au-dessus le liquidus en fonction de l'alliage et du procédé pour assurer le remplissage et compenser les pertes de chaleur (vérifier la fiche technique de l'alliage).
9. Ambiances de casting, réactions & mesures de protection
Alliages réactifs (Al, De, Mg) et les fusions à haute température nécessitent un contrôle minutieux de l'atmosphère et de la chimie de la coque:
- Oxydation: se produit dans l'air → des films d'oxyde se forment sur la surface fondue et sont piégés sous forme d'inclusions. Utiliser atmosphère inerte (argon) ou vide fond pour les alliages critiques.
- Réaction chimique métal-investissement: la silice et d'autres oxydes présents dans les investissements peuvent réagir avec le métal en fusion pour former des couches de réaction fragiles (exemple: boîtier alpha sur titane).
Lavages barrières et Couches de finition riches en zircon/alumine réduire les interactions. - Captation/dégazage du carbone: le carbone provenant de la décomposition de la cire/du revêtement peut être transféré dans les matières fondues; un brûlage adéquat et un écrémage/filtration réduisent la contamination.
- Collecte d'hydrogène (fontes non ferreuses): provoque la porosité du gaz. Atténuer en dégazant les matières fondues (purge à l'argon, dégazeurs rotatifs) et garder les investissements au sec.
Mesures de protection
- Utiliser revêtements barrières pour métaux réactifs.
- Utiliser vide ou gaz inerte systèmes de fusion et de coulée lorsque spécifié.
- Filtration (filtres en céramique) pour éliminer les inclusions et les oxydes lors de la coulée.
- Contrôlez l'humidité et évitez les revêtements mouillés : la vapeur d'eau se dilate rapidement pendant le coulage et provoque la rupture de la coque..
10. Déwax, épuisement professionnel et préchauffage de la coque — matériaux & températures
Ces trois étapes de processus éliminent les matières organiques, brûler complètement le liant et fritter la coque afin qu'elle ait la résistance mécanique et l'état thermique requis pour survivre à la coulée.
Compatibilité des matériaux (type d'investissement, manteaux barrières, chimie de base) et un contrôle strict de la température sont essentiels - des erreurs ici provoquent des fissures dans la coque, porosité des gaz, réactions de coque métallique et dimensions incorrectes.
Déparaffinage — méthodes, paramètres typiques et conseils de sélection
| Méthode | Température typique (°C) | Heure typique | Efficacité typique d'élimination de la cire | Idéal pour / Compatibilité | Avantages / Inconvénients |
| Vapeur / Autoclave | 100–130 | 20–90 minutes (ça dépend de la masse & portail) | 95–99% | Verre à eau / coquilles de silice-sol; grandes assemblées | Rapide, doux à décortiquer; doit contrôler les condensats & ventilation pour éviter les dommages causés par la pression de la vapeur |
| Solvant (chimique) déwax | bain de solvant 40–80 (dépendant du solvant) | 1–4 h (plus séchage) | 97–99% | Petit, coquillages de bijoux complexes ou castables SLA | Enlèvement très propre; nécessite la manipulation de solvants, étape de séchage et contrôles environnementaux |
| Thermique (four) déwax / éclair | 180–350 (pré-combustion) | 0.5–3h | 90–98% | Investissements à haute température (phosphate, alumine) et pièces où la vapeur n'est pas recommandée | Équipement simple; doit contrôler la rampe et la ventilation pour éviter les fissures |
| Flash/combinaison (vapeur + finition thermique courte) | vapeur puis 200-300 | vapeur 20-60 + thermique 0,5 à 2 h | 98–99% | La plupart des coques de production | Bon compromis : élimine la cire en vrac puis brûle les résidus proprement |
Épuisement professionnel (épuisement du liant, élimination organique et frittage)
But: oxyder et éliminer les matières organiques/cendres résiduelles, réactions complètes du liant, densifier/fritter la coque jusqu'à la résistance à chaud requise, et stabiliser les dimensions de la coque.
Stratégie générale d'épuisement professionnel (pratique de fonderie):
- Rampe contrôlée depuis la température ambiante → 200–300 °C à 0.5-3 °C/min pour éliminer les substances volatiles lentement — maintenir ici évite une vaporisation violente qui endommage les coquilles.
- Continuer la rampe jusqu'au palier intermédiaire (300–600 ° C) à 1-5 °C/min, maintenir 0,5 à 3 h en fonction de l'épaisseur de la coque pour brûler les liants et les résidus carbonés.
- Rampe finale vers frittage/maintien de la température approprié pour l'investissement et l'alliage (voir tableau ci-dessous) et tremper pour 1–4 h pour obtenir une coque résistante et un faible taux de carbone résiduel.
Burnout recommandé / bandes de température de frittage (typique):
| Famille d'investissement | Burnout typique / température de frittage (°C) | Remarques / cible |
| Lié au plâtre (plâtre) | ~450–750 °C | Utilisation pour les alliages à bas point de fusion (métaux précieux). Éviter >~800 °C — le plâtre se déshydrate/s'affaiblit. |
| Silice-sol / silice colloïdale (sols non réactifs) | 800–1000 ° C | Bon pour les non-ferreux généraux et certains aciers; ajuster la prise en fonction de l'épaisseur de la coque. |
| Lié au phosphate | 900–1200 ° C | Pour les aciers, superalliages inoxydables et à base de Ni — offrent une résistance à chaud et une perméabilité élevées. |
| Zircon / investissements renforcés d'alumine | 1000–1250+ °C | Pour les alliages réactifs (De) et températures d'écoulement élevées : minimisez les réactions d'investissement en métal. |
Préchauffage de la coque – températures cibles, temps de trempage et surveillance
But: amener la coque à une répartition de température stable proche de la température de coulée afin que (un) le choc thermique au contact de la matière fondue est minimisé, (b) la coque est entièrement frittée et solide, et (c) le dégagement de gaz au moment de la coulée est négligeable.
Conseils généraux
- Préchauffer à une température inférieure mais proche de la température de versement — généralement entre (pour temp − 50 °C) et (pour temp − 200 °C) Selon l'alliage, masse de coquille et investissement.
- Temps de trempage: 30 minutes → 3 H en fonction de la masse de la coque et de l'uniformité thermique requise. Les coquilles plus épaisses nécessitent un trempage plus long.
- Uniformité: cible ±10–25 °C à travers la surface de la coque; vérifier avec des thermocouples intégrés ou une thermographie IR.
Tableau de préchauffage des coques recommandé (pratique):
| Alliage / famille | Température typique du métal en fusion (°C) | Préchauffage recommandé de la coque (°C) | Tremper / tenir le temps | Atmosphère & remarques |
| Aluminium (A356, Alliages AlSi) | 610–720 °C | 300–400 ° C | 30–90 minutes | Air ou sec N₂; assurez-vous que la coque est complètement sèche - l'aluminium réagit avec le carbone libre à des températures élevées; garder la coque en dessous de fondre avec une marge confortable. |
| Cuivre / Bronze / Laiton | 900–1 090 °C | 500–700 ° C | 30–120 minutes | Air ou N₂ selon investissement; les couches barrières réduisent la réaction et améliorent la finition. |
| Aciers inoxydables (par ex., 316L) | 1450–1550 ° C | 600–800 ° C | 1–3h | Utiliser des investissements en phosphate/alumine; envisager N₂/N₂-H₂ ou atmosphère contrôlée pour limiter une oxydation excessive. |
Superalliages de nickel (Inconel 718, etc.) |
1350–1500 ° C | 750–1000 ° C | 1–4 h | Utiliser des investissements en zircon/alumine à haute température et une fusion sous vide/inerte; le préchauffage de la coquille peut s'approcher de la température d'écoulement pour une meilleure alimentation. |
| Titane (Ti-6Al-4V) | 1650–1750 °C | 800–1000 ° C (certaines pratiques préchauffent plus près) | 1–4 h | Vide ou atmosphère inerte requis; utiliser des nettoyants à barrière de zircone; préchauffer la coque et verser sous vide/inerte pour éviter l'alpha-case. |
Ci-dessous un compact, table de dépannage exploitable reliant défauts courants du moulage à modèle perdu à causes profondes liées aux matériaux, contrôles de diagnostic, et remèdes pratiques / prévention.
Utilisez-le comme référence d'atelier lors de l'enquête sur les cycles : chaque ligne est écrite afin que le technicien ou l'ingénieur de fonderie puisse suivre les étapes de diagnostic et appliquer rapidement les correctifs..
Légende rapide:INV = investissement (coquille) matériau/liant; cire = matériau du motif (ou résine imprimée en 3D); creuset = récipient de fusion/revêtement.
| Défaut | Symptômes typiques | Causes profondes liées aux matériaux | Contrôles diagnostiques | Remèdes / prévention (matériels & processus) |
| Fissuration de la coquille / explosion d'obus | Fissures radiales/linéaires visibles dans la coque, fracture de la coque pendant le coulage ou le déparaffinage | Expansion de cire élevée vs expansion INV; investissement humide; condensat piégé; liant incompatible; taux de rampe trop rapides | Inspecter la sécheresse de la coquille (perte de masse), vérifier le journal de déparaffinage, cartographie visuelle des fissures; CT/UT après coulée si suspecté | Déparaffinage lent et rampe de brûlage jusqu'à 100-400 °C; assurer des évents/trous d'évacuation; passer à une cire compatible à faible foisonnement; sécher complètement les coquilles; ajuster le rapport boue/stuc; augmenter l'épaisseur de la coque ou changer de liant pour la résistance mécanique |
| Porosité du gaz (évents, trous d'épingle) | Vides sphériques/irréguliers souvent près de la surface ou sous la surface | Hydrogène provenant d'un investissement humide; résidus d'huile/solvant dans la cire; mauvais dégazage de la matière fondue; humidité dans le stuc | Coupe transversale, radiographie/rayons X pour localiser les pores; mesurer l'humidité (sécher au four); essai de cendres; analyse des gaz de fusion ou moniteur d'oxygène/hydrogène | Coquilles bien sèches; améliorer le décirage & séchage plus long; brûler pour fondre (argon rotatif); coulée assistée par le vide; utiliser de la cire à faible teneur en cendres; éliminer le stuc humide et contrôler l’humidité |
Trous d'épingle en surface / piqûre |
Petites fosses de surface, souvent sur toute la surface | Carbone résiduel fin / réaction du liant; mauvaise qualité finale du coulis/stuc; contamination des investissements | Visuel/SEM de la morphologie de la fosse; test de teneur en cendres (objectif ≤0,1 % en poids pour les alliages sensibles); vérifier la taille finale des particules de stuc | Utiliser une couche de stuc finale plus fine; améliorer le contrôle du mélange de lisier; prolonger la prise d'épuisement professionnel pour réduire le carbone résiduel; utiliser un nettoyant barrière (zircon/alumine) pour alliages réactifs |
| Inclusions d'oxydes / piègeage des scories | Inclusions sombres éparses, lignes de scories, croûtes superficielles | Peau d'oxyde sur la matière fondue en raison d'une atmosphère de coulée lente/oxydante; creuset contaminé ou fluxant absent | Métallographie; inspection filtre/poche; visuel de la surface de fusion; colmatage du filtre | Utiliser une filtration et un écrémage en céramique; verser sous atmosphère inerte ou contrôlée si nécessaire; changer le revêtement ou le revêtement du creuset; contrôle de charge et fluxage plus stricts |
Couche de réaction chimique (cas alpha, réaction interfaciale) |
Fragile oxydé / couche de réaction sur une surface métallique, mauvaise surface mécanique | La chimie INV réagit avec la fonte (Ti/Al contre silice); absorption de carbone du liant; pénétration d'oxygène | Métallographie en coupe; mesure de la profondeur de la couche de réaction; XRF pour oxygène/carbone | Utiliser des couches de lavage barrière zircon/alumine; fusion sous vide/inerte & verser; changer d'investissement vers un système riche en zircone; réduire le carbone résiduel (épuisement professionnel plus long) |
| Remplissage incomplet / fermetures à froid / maltraitement | Géométrie manquante, coutures, lignes fusionnées, coupes minces incomplètes | Mauvaise fluidité de l'alliage pour l'investissement/masse thermique choisi; température de coulée basse ou perte de chaleur excessive vers la coque froide; décalage de retrait de cire | Inspection visuelle, analyse de déclenchement, imagerie thermique de l'uniformité du préchauffage de la coque | Augmenter la température de coulée dans les spécifications de l'alliage; préchauffer la coque plus près de la température de versement; optimiser le gate/ventilation; choisissez un alliage à plus haute fluidité ou une conception à dissipateur thermique/refroidissement; réduire les caractéristiques des parois minces ou utiliser un processus différent (centrifuge) |
Déchirure à chaud / craquage chaud |
Fissures irrégulières dans les sections soumises à de fortes contraintes apparaissant lors de la solidification | L’investissement freine la contraction (trop rigide); l'alliage a une large plage de congélation; conception de refroidissement/colonne incompatible | Examiner l'emplacement des fissures par rapport au chemin de solidification; revoir la simulation thermique | Refonte de la géométrie (ajouter des filets, modifier l'épaisseur de la section); ajuster le portail et la colonne montante pour favoriser la solidification directionnelle; envisager un alliage alternatif avec une plage de congélation plus étroite |
| Mauvaise finition de surface / texture granuleuse | Surface moulée rugueuse ou granuleuse, mauvaise polissabilité | Enduit final grossier ou coulis agressif; contamination dans l'investissement; Couches finales de coulis insuffisantes | Mesurer Ra, inspecter la taille finale des particules de stuc, vérifier les solides de la boue/analyse par tamis | Utiliser une couche finale/un grain plus fin, augmenter le nombre de fines couches de coulis/stuc, améliorer la propreté et le mélange du lisier, contrôler les poussières ambiantes et la manipulation |
Erreur dimensionnelle / déformation (distorsion par retrait) |
Caractéristiques hors tolérance, warpage after pour/cool | Retrait du motif de cire non compensé; expansion différentielle de la coque; mauvais programme de grillage/frittage | Comparez les dimensions du motif et la coque; enregistrements de dilatation thermique; TC en coquille pendant le burn-out | Calibrer les tolérances de cire/rétrécissement; ajuster la compensation de dilatation thermique d'épuisement professionnel; modifier la construction du shell (couches de support plus rigides) et stratégie de préchauffage; inclure le montage/le serrage pendant le refroidissement |
| Changement de base / désalignement interne | Passages internes hors axe, parois minces là où le noyau s'est déplacé | Matériau de noyau en céramique faible ou mauvais support du noyau dans l'assemblage de cire; inadéquation de l’adhésion noyau/investissement | Sectionner des pièces ou utiliser CT/X-ray; inspecter la résistance et l'adhérence du noyau vert | Augmenter la rigidité du noyau (changer le liant en résine ou ajouter des supports de chapelet); améliorer les caractéristiques principales des sièges; ajuster la superposition de stuc de la coque pour verrouiller le noyau; guérir correctement les noyaux |
Contamination / capteur de carbone en métal |
Stries sombres, ductilité réduite; porosité à l'hydrogène | Carbone provenant de la décomposition de la cire ou du revêtement, revêtement du creuset contaminé | Analyse carbone/oxygène (Leco), microstructure visuelle, essai de cendres | Utilisez de la cire à faible teneur en cendres; prolonger l'épuisement professionnel; utiliser un creuset revêtu ou alternatif; vide/fusion inerte & verser; améliorer la filtration et le dégazage |
| Effritement dû à l’humidité résiduelle / explosions de vapeur | Explosion d'obus localisée / éruptions sévères au premier contact avec le métal | Investissement humide ou condensat de déparaffinage piégé | Mesurer la perte de poids après séchage; vérifications du séchage au four et du capteur d'humidité | Coquilles sèches pour cibler l’humidité (préciser dans les instructions de travail), déparaffinage lent et contrôlé, prévoir un temps de séchage adéquat, préchauffer pour évacuer l'eau avant de verser |
12. Environnement, Santé & Considérations de sécurité; recyclage & gestion des déchets
Principaux dangers
- Silice cristalline respirable (RCS) du stuc et de la poussière d’investissement – strictement contrôlés (respirateurs, échappement local, méthodes humides).
- Les vapeurs du burn-out — matières organiques combustibles; contrôle avec ventilation et oxydants thermiques.
- Risques liés au métal en fusion — des éclaboussures, brûlures; Protocoles de manipulation des EPI et des poches.
- Risques liés aux métaux réactifs (De, Mg) — risque d'incendie en présence d'oxygène; besoin d'environnements sans oxygène pour fondre/couler.
- Élimination des coquilles chaudes — risques thermiques et chimiques.
Déchets & recyclage
- Ferraille est généralement récupéré et recyclé – avantage majeur en matière de durabilité.
- Investissement utilisé peut être récupéré (séparation des boues, centrifuger) et réfractaire réutilisable récupéré (mais attention à la contamination et aux amendes).
- Investissement dépensé et la poussière du filtre peut être classée en fonction de la composition chimique du liant - gérer l'élimination conformément aux réglementations locales.
13. Matrice de sélection pratique & liste de contrôle pour les achats
Matrice de sélection rapide (haut niveau)
- Bijoux / alliages à basse température: paraffine/cire microcristalline + investissement en gypse + décirage à la vapeur.
- Bronze général / laiton / alliages de cuivre: mélanges de cires + investissements silice/phosphate + versage sous vide ou inerte recommandé.
- Alliages d'aluminium: cire + Sol de silice/investissements colloïdaux formulés pour Al + coquilles sèches + atmosphère inerte ou contrôlée + creuset approprié (SiC/graphite avec revêtements).
- Inoxydable, alliages de nickel: cire + investissements en phosphate ou en alumine/zircon + température de frittage de coque élevée + fusion sous vide/inerte & filtration.
- Titane: wax ou motif imprimé + investissement barrière zircone/alumine + faire fondre sous vide et verser + manteaux barrières en zircon + creusets spéciaux.
Approvisionnement & liste de contrôle de dessin (articles incontournables)
- Spécification de l'alliage et propriétés mécaniques/corrosion requises.
- Objectif de finition de surface (Râ) et exigences cosmétiques.
- Tolérances dimensionnelles & données critiques (identifier les visages usinés).
- Type de coque (famille d'investissement) et épaisseur de coque minimale.
- Contraintes du planning d'épuisement professionnel (le cas échéant) et fenêtre de préchauffage/versage de la température.
- CND & acceptation (radiographie %, test de pression/fuite, échantillonnage mécanique).
- Méthode de coulée (pesanteur / centrifuge / vide / pression) et atmosphère fondante (air / Argon / vide).
- Creuset & exigences de filtration (filtre en céramique, contraintes matérielles du creuset).
- Déchets & attentes en matière de recyclage (récupération des investissements %).
- Sécurité & profil de risque (clause sur les métaux réactifs, besoins en permis).
14. Conclusion
La sélection des matériaux pour la fonderie à la cire perdue est vaste et interdisciplinaire: tous les matériaux - cire, investissement, stuc, cœur, creuset et alliage - joue un rôle fonctionnel dans la thermique, interactions chimiques et mécaniques.
Choisissez les matériaux en tenant compte du la chimie et la température de fusion de l’alliage, requis état de surface, acceptable porosité, et post-traitement.
Pour alliages réactifs ou haute température (titane, Superalliages Ni), investir dans des placements spécialisés (zircone/alumine), fusion sous vide et revêtements barrières.
Pour bijoux et alliages basse température, les investissements en gypse et le stuc fin donnent une finition et une précision exceptionnelles.
Première collaboration entre le design, Les équipes de modélisme et de fonderie sont essentielles pour garantir le bon ensemble de matériaux pour une production fiable., production à haut rendement.
FAQ
Comment choisir un investissement pour la coulée d'acier inoxydable?
Choisissez un lié au phosphate ou alumine/zircon investissement renforcé évalué au-dessus du liquidus de votre alliage et avec une résistance à chaud suffisante; nécessitent un programme de frittage de coque qui atteint des températures de coque de 1 000 à 1 200 °C avant la coulée.
Puis-je utiliser un revêtement de plâtre ordinaire pour l'aluminium?
Non. Les investissements en gypse se ramollissent et se décomposent à des températures relativement basses; l'aluminium a besoin d'investissements formulés pour les métaux non ferreux et conçus pour gérer les conditions thermiques et chimiques particulières des fusions d'aluminium.
Pourquoi les pièces moulées en titane développent-elles un boîtier alpha?
Le boîtier Alpha est une couche superficielle fragile enrichie en oxygène causée par la réaction du titane avec l'oxygène à haute température..
Réduisez-le en utilisant des revêtements barrières en zircone/alumine, atmosphères sous vide ou argon et nettoyer, investissements secs.
Est-il économique de récupérer les investissements?
Oui — de nombreuses fonderies récupèrent et recyclent les fines d'investissement et les matériaux grossiers via la séparation des boues, centrifugeuses et récupération thermique.
L’économie dépend du débit et de la contamination.
Quel creuset dois-je utiliser pour le bronze ou le titane?
Bronze: les creusets en graphite ou SiC avec revêtements fonctionnent souvent.
Titane: utiliser des inertes, creusets sans carbone et systèmes de fusion par induction sous vide ou à creuset froid — les creusets en graphite ordinaires réagiront et contamineront le Ti.
Quel est le système réfractaire le plus rentable pour les pièces moulées en aluminium?
Sable de silice (agrégat) + verre d'eau (liant) coûte 50 à 60 % de moins que les systèmes silice sol-zircon, et le faible point de fusion de l’aluminium (615°C) évite la réaction avec la silice, idéal pour les volumes élevés, pièces en aluminium à faible coût.
Comment recycler la cire décirée?
La cire décirée est filtrée à travers une maille de 5 à 10 μm pour éliminer les impuretés, chauffé à 80-100°C pour homogénéiser, et réutilisé 5 à 8 fois.
La cire recyclée entretient 95% des performances de l’original et réduit les coûts de matériaux en 30%.
