Brevet FR3090428A1 — publié le 20200626

Description Titre de l'invention : PROCÉDÉ DE PRÉCHAUFFAGE D'UN MOULE POUR LA FABRICATION D'UNE PIÈCE DE TUR- BOMACHINE OBTENUE PAR FONDERIE Domaine technique 100011 L'invention concerne le domaine de la fabrication de pièces par fonderie à la cire perdue. 100021 L'invention vise plus particulièrement le préchauffage du moule utilisé dans un tel procédé de fonderie. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION 100031 Le procédé de fabrication de pièces métalliques par fonderie à la cire perdue commence par la réalisation d'un modèle en cire correspondant à la réplique exacte de la pièce à fabriquer. 100041 Le modèle en cire est ensuite recouvert, par des opérations alternatives et répétées de trempage et de sablage, d'une pluralité de couches de céramique pour former un moule carapace. Après élimination de la cire, on obtient le moule carapace en céramique dont la cavité reproduit les moindres détails de la pièce à fabriquer. 100051 Le moule carapace subit ensuite un traitement thermique à haute température ou « cuisson », qui lui confère les propriétés mécaniques nécessaires avant la coulée du métal en fusion. 100061 Le moule carapace est par la suite préchauffé à haute température (typiquement entre 950°C et 1200°C) afin d'éviter un choc thermique entre le métal en fusion coulé à très haute température (plus de 1000°C) et le moule céramique qui le reçoit. [0007] Une fois le moule carapace préchauffé, ce dernier est placé dans un four de coulée, appelé four de fusion sous vide, où la cavité reçoit le métal en fusion. [0008] Après refroidissement du moule carapace, celui-ci est détruit et la copie exacte du modèle en cire est ainsi obtenue en métal. [0009] L'étape de préchauffage du moule est une étape cruciale du procédé de moulage à cire perdue. En effet, la maitrisc de l'homogénéité thermique du moule carapace est primordiale pour garantir un remplissage des zones minces et une solidification contrôlée du métal. [0010] Cependant, la durée nécessaire à unc mise en température homogène du moule est trop longue, généralement plus de trois heures, au regard des exigences de production. Résumé de l'invention 100111 Dans ce contexte, l'invention vise à fournir une solution permettant de réduire la durée nécessaire à une mise en température homogène du moule carapace lors du pré- 2 chauffage dudit moule. [0012] Ainsi, l'invention selon un premier aspect se rapporte à un procédé de préchauffage d'un moule pour la fabrication d'une pièce obtenue par fonderie. Le moule est préchauffé par des moyens de préchauffage pour atteindre une température dite température cible. [0013] Le procédé de préchauffage comporte les étapes suivantes: une augmentation de la température des moyens de préchauffage pour atteindre une première température strictement supérieure à la température un chargement du moule dans les moyens de préchauffage lorsque la température des moyens de préchauffage atteint une deuxième température, la deuxième température étant inférieure à la température cible, une diminution de la température des moyens de préchauffage pour atteindre la température cible lorsque le moule atteint la température cible. [0014] Par « température cible », on entend la température du moule que l'on souhaite obtenir à la fin de l'étape de préchauffage. [0015] Le procédé de préchauffage selon l'invention permet de résoudre les problèmes préa- lablement cités. [0016] En effet, l'étape consistant à augmenter la température des moyens de préchauffage à une température supérieure à la température cible avant le chargement du moule permet de réduire le temps nécessaire au moule pour atteindre la température cible. [0017] De plus, le chargement du moule dans les moyens de préchauffage lorsque la tem- pérature des moyens de préchauffage est inférieure à la température cible puis l'abaissement de la température des moyens de préchauffage à la température cible lorsque le moule atteint la température cible permettent de garantir une mise en température homogène du moule. Une telle homogénéité thermique du moule permet d'assurer l'absence d'inclusions, de retassures et de criques de refroidissement dans la pièce. [0018] Ainsi, un tel procédé de préchauffage permet de satisfaire aux exigences de production en termes de durée de préchauffage tout en garantissant les propriétés mécaniques du moule. [0019] Le procédé de préchauffage selon le premier aspect de l'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles. [0020] Selon un mode de réalisation non limitatif, le préchauffage du moule dans les moyens de préchauffage est réalisé de manière individuelle. [0021] Par « préchauffage de manière individuelle », on entend qu'un seul moule est chargé dans les moyens de préchauffage pendant le procédé de préchauffage selon l'invention. 3 100221 Selon un mode de réalisation non limitatif, la température cible est comprise entre 800 et 1200°C. [0023] Selon un mode de réalisation non limitatif, le procédé de préchauffage comporte, après l'étape de chargement du moule, une étape de maintien du moule dans les moyens de préchauffage jusqu'à ce que le moule atteigne la température cible. [0024] Selon un mode de réalisation non limitatif, le procédé de préchauffage comporte, préalablement à l'étape de diminution de la température des moyens de préchauffage, une étape de mesure de la température du moule. [0025] Selon un mode de réalisation non limitatif, le procédé de préchauffage comporte, après l'étape de diminution de la température des moyens de préchauffage, une étape de maintien du moule dans les moyens de préchauffage à la température cible pendant une durée comprise entre 0 et 30 min. [0026] Selon un mode de réalisation non limitatif, la première température est comprise entre 100 et 120% de la température cible. [0027] Selon un mode de réalisation non limitatif, l'étape de chargement du moule dans les moyens de préchauffage est réalisée lorsque la deuxième température est inférieure à 80% de la température cible. [0028] Selon un mode de réalisation non limitatif, l'étape de chargement du moule dans les moyens de préchauffage est réalisée lorsque la deuxième température est comprise entre 60 et 80% de la température cible. [0029] Selon un mode de réalisation non limitatif, le moule est préchauffé dans les moyens de préchauffage par rayonnement. [0030] En outre, l'invention selon un second aspect se rapporte à un procédé de fabrication d'une pièce par fonderie, comportant les étapes suivantes : fabrication d'un moule présentant une cavité formant les empreintes de la pièce, préchauffage du moule en utilisant le procédé de préchauffage selon le premier aspect de l'invention, introduction d'un métal en fusion dans la cavité du moule préchauffé. Brève description des dessins [0031] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : à la figure la, un schéma sous forme de blocs illustrant un procédé de préchauffage selon un mode de réalisation selon l'invention, à la figure lb, un schéma sous forme de blocs illustrant un procédé de fabrication selon un mode de réalisation de l'invention, à la figure 2, un graphique illustrant l'évolution de la température des moyens de préchauffage en fonction du temps en utilisant le procédé de préchauffage selon l'art antérieur et selon un mode de réalisation de l'invention, à la figure 3, un graphique illustrant l'évolution de la température du moule en fonction du temps en réponse à l'évolution de la température des moyens de préchauffage en utilisant le procédé de préchauffage selon l'art antérieur et selon le mode de réalisation de la figure 2. Description des modes de réalisation [0032] Le procédé selon l'invention est destiné au préchauffage d'un moule en céramique, également appelé moule carapace, utilisé pour la fabrication d'une pièce obtenue par fonderie à la cire perdue. [0033[ En particulier, le procédé de préchauffage selon l'invention intervient avant l'étape de coulée d'un métal en fusion dans une cavité du moule. En effet, afin d'éviter un choc thermique entre le métal en fusion et le moule qui le reçoit, ce dernier doit être préchauffé à une température dite température cible TC, comprise par exemple entre 800 et 1200°C. [0034] Lc préchauffage du moule est réalisé par des moyens de préchauffage, préféren- tiellement un four électrique, tel que décrit dans la demande de brevet FR3016817 A 1, qui assure un préchauffage par rayonnement. Avantageusement, le préchauffage du moule se fait de manière individuelle. En d'autres termes, lorsque plusieurs moules doivent être préchauffés simultanément, il est nécessaire d'utiliser autant de moyens de préchauffage que de moules. [0035[ [fig. 1 a] représente, sous la forme d'un schéma en blocs, le procédé de préchauffage 100 selon un mode de réalisation de l'invention. [0036[ [fig.2] illustre l'évolution de la température des moyens de préchauffage en fonction du temps en utilisant le procédé de préchauffage selon l'art antérieur (en pointillé) et le procédé de préchauffage 100 selon un mode de réalisation de l'invention (en trait plein). [0037] [fig.31 illustre l'évolution de la température du moule en fonction du temps en réponse à l'évolution de la température des moyens de préchauffage en utilisant le procédé de préchauffage selon l'art antérieur (en pointillé) et le procédé de préchauffage 100 selon le mode de réalisation de la figure 2 (en trait plein). [0038] Le procédé de préchauffage 100 selon un mode de réalisation de l'invention est maintenant décrit en référence aux figures la, 2 et 3. [0039] Dans une étape 101, la température des moyens de préchauffage est augmentée afin d'atteindre une première température Ti strictement supérieure à la température cible TC. Avantageusement, la première température Ti est comprise entre 100 et 120% de la température cible TC, 110% de la température cible TC sur le mode de réalisation de la figure 2. Comme on peut le voir sur la figure 2, dans le procédé de préchauffage selon l'art antérieur (en pointillés), l'étape 101 n'est pas réalisée. [0040] Dans une étape 102, alors que la température des moyens de préchauffage augmente pour atteindre la première température Tl, le moule est chargé dans les moyens de préchauffage lorsque la température des moyens de préchauffage atteint une deuxième température T2. Avantageusement, la deuxième température T2 est inférieure à la température cible TC. En effet, lors du chargement du moule dans les moyens de préchauffage, la température des moyens de préchauffage ne doit pas dépasser un seuil de température pouvant endommager le moule par choc thermique. Avantageusement, la deuxième température T2 est inférieure à 80% de la température cible TC, préférentiellement entre 60 et 80% de la température cible TC, par exemple 950°C. [0041] Ensuite, dans une étape 103, le moule est maintenu dans les moyens de préchauffage jusqu'à ce que le moule atteigne la température cible TC. La durée de l'étape 103 de maintien en température dépend de la température mesurée sur le moule, par exemple entre 5 et 80 min. [0042] Afin de déterminer la température du moule lors de l'étape 103, la température du moule est mesurée dans une étape 104 au moyen d'un capteur de température. Le capteur de température est par exemple un thermocouple fixé sur des zones déterminées du moule avant le chargement du moule dans les moyens de préchauffage. Avantageusement, le thermocouple est enveloppé de nappes de laine réfractaire afin d'assurer l'isolation thermique du moule et ainsi limiter les déperditions de chaleur lors des transferts du moule entre les moyens de préchauffage et l'enceinte de coulée. [0043] Lorsque la température du moule atteint la température cible TC, la température des moyens de préchauffage est diminuée pour atteindre la température cible TC. [0044] Enfin, dans une étape 106, le moule est maintenu dans les moyens de préchauffage à la température cible TC pendant une durée déterminée afin de stabiliser la température du moule. Avantageusement, l'étape de maintien 106 en température est réalisée pendant une durée comprise entre 0 et 30 min. [0045] Comme on peut le voir sur la figure 3, grâce au procédé de préchauffage 100 selon l'invention, le moule atteint la température cible TC plus rapidement qu'en utilisant le procédé de préchauffage selon l'art antérieur. En effet, le moule atteint la température cible TC au bout de 90 min alors qu'en utilisant le procédé de préchauffage selon l'art antérieur, le moule n'atteint la température cible TC qu'au bout de 145 min. [0046] Un tel procédé de préchauffage 100 permet de réduire considérablement la durée né- cessaire au préchauffage d'un moule carapace sans répercussion sur les propriétés ther- 6 momécaniques du moule. [0047] [fig. 1 b] représente, sous la forme d'un schéma en blocs, un procédé de fabrication 200 d'une pièce par fonderie selon un mode de réalisation de l'invention. [0048] Dans une étape 201, un moule présentant une cavité formant les empreintes de la pièce est fabriqué. [0049] Dans une étape 202, le moule est préchauffé en utilisant le procédé de préchauffage 100 selon l'invention. [0050] Dans une étape 203, un métal en fusion est introduit dans la cavité du moule préchauffé. Après refroidissement du moule, celui-ci est détruit et la copie exacte du modèle en cire est obtenue en métal. 7 [Revendication 1]