procédé de moulage mécanique
1. Le procédé de solidification de poudre pour obtenir la forme souhaitée est appelé moulage. La méthode la plus courante est le formage par pression (ou pressage à chaud), qui consiste à comprimer des matériaux à l'aide de moules ou d'autres outils. Outre la classification technique, le moulage peut également être classé selon le degré de finition des produits obtenus. Le formage quasi-net est une méthode permettant de donner à des produits finis complexes des formes proches de leur forme originale, en minimisant autant que possible l'usinage. Le formage net est une méthode de mise en forme de produits finis.
2. Moulage
La méthode de formage sous pression à l'aide de moules est appelée pressage à chaud. C'est la méthode de frittage la plus couramment utilisée. Le procédé de pressage à chaud de poudre peut être divisé en trois étapes principales : le remplissage avec la poudre, la pressurisation et le démoulage.
L'application d'une pression élevée lors du pressage permet d'accroître la densité de la poudre compactée, et donc sa résistance. En général, une pression d'environ 100 MPa suffit pour obtenir une densité de compactage adéquate. Pour les poudres frittées courantes, la densité du compactage est de 50 à 60 %. Dans le cas des poudres métalliques, la pression induit une déformation plastique des particules, ce qui permet d'atteindre une densité plus élevée.
Pour renforcer la poudre compactée, on y incorpore parfois des additifs tels que des liants. Ces additifs sont des substances organiques, comme l'alcool polyvinylique (PVA, également appelé butyral de polyvinyle) et le butyral de polyvinyle (PVB). La poudre granulaire contient elle-même cet adhésif. De plus, des lubrifiants peuvent être ajoutés pour réduire le frottement entre le moule et les particules de poudre, ainsi qu'entre les particules elles-mêmes. Parmi les lubrifiants couramment utilisés, on trouve l'acide stéarique et le stéarate de zinc. La poudre granulaire mélangée au lubrifiant et au liant est ensuite placée dans le moule et pressée pour lui donner sa forme.
Une autre méthode consiste à fabriquer un moule en caoutchouc ou en plastique souple, puis à appliquer une pression hydrostatique au fluide (liquide ou gazeux) pour le mouler. Cette méthode est appelée moulage par compression du caoutchouc, ou pressage isostatique à froid (PIC). Le moulage par compression du caoutchouc permet d'obtenir des pièces quasi-définitives et, grâce à l'application d'une pression hydrostatique supérieure à 100 MPa, on obtient un corps moulé relativement homogène et de haute densité.
3. Autres méthodes de moulage
Le moulage par injection est une méthode qui consiste à mélanger une poudre à des polymères thermoplastiques, puis à presser le mélange dans un moule à haute température. Ce procédé est couramment utilisé pour la production en grande série de petites pièces. Pour les métaux, on parle de moulage par injection de métal (MIM), et pour la céramique, de moulage par injection de céramique (CIM). Qu'il s'agisse de moulage par injection de poudre métallique ou de céramique, il permet d'obtenir des pièces de forme quasi-définitive, même de petite taille et de formes complexes.
Le coulage en barbotine est une méthode de mise en forme qui consiste à verser une barbotine composée de liquides (par exemple, de l'eau) et de poudres dans un moule poreux. Pour les céramiques oxydes, la barbotine est généralement préparée en mélangeant de l'eau et des poudres ; pour les céramiques non oxydes ou les métaux, on utilise parfois des solvants organiques comme l'éthanol. L'enjeu principal est de disperser efficacement les particules de poudre dans la barbotine sans provoquer d'agglomération. Son principal inconvénient est la lenteur de la mise en forme. Cette méthode permet également d'obtenir des pièces quasi-finies linéaires et est largement utilisée en céramique. Initialement employée pour la fabrication de céramiques traditionnelles telles que la vaisselle, les carreaux et les objets décoratifs, elle est aujourd'hui utilisée pour la mise en forme de céramiques techniques et de pièces métalliques.
Le coulage sur bande (également appelé méthode à la racle) est une technique d'application du coulage par barbotine. Elle consiste à former la barbotine en forme de plaque sur une feuille de plastique, puis à la façonner en une structure mince.
Le moulage en gel est une méthode de moulage améliorée. Dans ce procédé, des monomères sont ajoutés à la suspension, puis, après son placement dans le moule, les monomères polymérisent pour former un gel. Cette méthode permet de mouler des formes complexes, offre un temps de moulage plus court et garantit une densité uniforme au sein de la pièce moulée. Largement utilisée en céramique, elle trouve également des applications récentes dans le domaine métallurgique. La figure 4 présente une photographie de céramiques poreuses après frittage par moulage en gel. La précision du moulage est remarquable, même pour des formes complexes présentant des structures telles que de larges rainures, ce qui constitue l'un de ses principaux avantages.
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