Un atelier de fonderie à la cire perdue utilise plusieurs cires en parallèle — cire de modèle, cire d'attaque, cire soluble, cire adhésive, cire de réparation et cire de trempage — et une seule d'entre elles devient votre pièce. La cire de modèle est injectée dans le moule pour former la pièce elle-même. La cire d'attaque ou d'alimentation construit l'arbre sur lequel les modèles sont suspendus, la cire soluble fabrique les noyaux pour les cavités qu'un moule ne peut pas démouler, la cire adhésive assemble l'ensemble, et les cires de réparation et de trempage finissent cet assemblage avant la mise en place de la coquille.
Cette distinction importe à quiconque achète la pièce coulée, car les dimensions, l'état de surface et l'absence d'inclusions sont tous décidés dans l'atelier de cire avant qu'aucun métal ne soit fondu.
| Type de cire | Utilisation principale | Caractéristiques clés |
|---|---|---|
| Cire de modèle | Production du modèle de coulée lui-même | Porte les dimensions et l'état de surface de la pièce ; soumise à la limite de cendres la plus basse de toutes les cires de l'atelier |
| Cire d'attaque/d'alimentation | Jets de coulée, canaux, attaques et bassins de coulée | Généralement une qualité régénérée ; moins chère, prise rapide, maintient l'arbre rigide pendant la manipulation et le revêtement |
| Cire soluble | Noyaux temporaires pour cavités internes | Polymère hydrosoluble plutôt qu'une cire pétrolière ; éliminé par lixiviation avant la construction de la coquille |
| Cire adhésive | Assemblage des modèles aux attaques, canaux et coupelles céramiques | Forte adhérence au joint avec un temps ouvert suffisant pour positionner un modèle |
| Cire de réparation | Remplissage des lignes de flux, retassures et défauts d'air dans les modèles | Les qualités tendres travaillent à la main, les qualités dures sculptent et mélangent ; une version soluble existe pour les noyaux solubles |
| Cire de trempage | Sur-trempage de l'arbre assemblé avant le revêtement | Faible viscosité et bas point de fusion, de sorte qu'elle s'écoule et s'évacue tôt lors du décirage |
| Cire de récupération | Cire récupérée après décirage | La récupération simple va aux canaux ; la reconstitution avancée la restaure aux spécifications de la cire de modèle |
Cire de modèle
La cire de modèle forme la pièce elle-même, de sorte que sa contraction, sa surface et sa propreté se transfèrent toutes dans le métal. Elle existe en trois familles : cire pure (non chargée), cire émulsionnée contenant 7 à 12 % d'eau, et cire chargée mélangée avec une charge inerte en poudre.
La charge est ce qui achète le contrôle dimensionnel. Elle rend la contraction plus faible et plus uniforme, supprime la cavitation et les lignes de flux, augmente la viscosité suffisamment pour calmer la turbulence dans le moule, et ajoute de la résistance mécanique au modèle. Elle doit être organique et finement divisée, car tout ce qui ne brûle pas complètement dans la coquille est un matériau d'inclusion en puissance.
“ Faible retrait ” est relatif, et il vaut la peine de voir le chiffre. Dans un essai de contraction publié, une barre de cire de modèle chargée s'est contractée de 0,80 % et n'a cessé de bouger qu'environ deux heures après sa sortie du moule. C'est pourquoi les modèles sont maintenus dans des gabarits pendant qu'ils se stabilisent, et pourquoi un modèle mesuré directement à la sortie de la presse n'est pas un modèle qui a été mesuré.
La température de la cire domine ce chiffre : le même essai allait de 0,56 % de contraction à 58 °C à 0,81 % à 72 °C, tandis que le temps de maintien et la pression d'injection ne la bougeaient presque pas. Une tolérance de retrait dans l'outillage ne vaut que ce que vaut le contrôle de température derrière elle.
Les cendres sont la propriété pour laquelle la cire de modèle est tenue plus strictement que toute autre cire du bâtiment. La cire de modèle chargée vierge est spécifiée à un maximum de 0,05 % de cendres, car tout ce qui ne brûle pas reste dans la coquille comme matière d'inclusion et coûte de la résistance mécanique à la pièce.
Cire d'attaque ou d'alimentation
La cire d'attaque ou d'alimentation constitue le jet de coulée, les canaux, les attaques et le bassin de coulée — tout ce qui alimente le métal mais ne devient jamais la pièce — de sorte qu'elle est choisie sur le coût et le comportement de manipulation plutôt que sur l'état de surface. La plupart des fonderies utilisent ici une qualité régénérée, et la cire d'attaque régénérée est la pratique normale dans tous les secteurs de marché, pas une économie de bout de chandelle.
La récupération est la cire récupérée de l'autoclave et débarrassée de l'eau, des débris et autres matières étrangères. La charge y est généralement laissée intentionnellement : une qualité d'attaque chargée s'injecte mieux, prend plus vite, se déforme moins et retasse moins.
Cire soluble
La cire soluble fabrique des noyaux temporaires qui se dissolvent dans l'eau, ce qui permet à un modèle de porter une cavité interne qu'aucun moule ne pourrait jamais démouler. Le noyau est formé d'abord, la cire de modèle est injectée autour de lui, et le noyau est éliminé par lixiviation dans l'eau avant la construction de la coquille. Des cavités d'une complexité que la conception de l'outillage seule ne peut atteindre, comme les galeries noyautées dans un corps de pompe ou un corps de vanne, sont ce pour quoi le matériau existe.
La cire soluble nécessite également son propre système de fusion et sa propre discipline de stockage : maintenue trop chaude, elle se décompose, et laissée ouverte, elle absorbe l'humidité de l'air. Qu'un fournisseur réalise les noyaux solubles en interne ou les sous-traite est une question légitime pour toute pièce avec des passages internes.
Cire adhésive
La cire adhésive est l'adhésif de l'atelier de cire — modèle sur attaque, attaque sur jet de coulée, et coupelles ou anneaux de coulée céramiques sur la cire. Elle est formulée pour une forte résistance adhésive et cohésive au joint, avec un temps ouvert suffisamment long pour asseoir un modèle avant qu'elle ne prenne.
Ce qu'elle exige en retour, c'est de l'entretien. Les coulures et les débordements laissés sur l'assemblage sont une source connue d'inclusions dans la coquille, de sorte que les joints sont ébarbés avant que l'arbre n'aille à la ligne de trempage.
Cire de réparation
La cire de réparation remplit les petits défauts de surface dans un modèle — lignes de flux, retassures, poches d'air brisant la surface — avant la construction de la coquille, car tout ce qui reste sur la cire est reproduit dans le métal. Les dépressions sont remplies ou polies et les défauts d'air sous-jacents sont ouverts et remplis plutôt que recouverts.
La réparation a une limite qu'il vaut la peine de connaître en tant qu'acheteur : elle corrige les défauts de surface, pas les dimensions. Un modèle qui est sorti du moule déformé ou incomplet est mis au rebut et réinjecté.
Quelle cire choisir ?
Choisissez la cire de modèle en fonction des exigences de la pièce et tout le reste sur l'arbre en fonction du coût, car le modèle est la seule cire dont les propriétés atteignent la pièce coulée. Pour le modèle, les deux axes sont les cendres et la stabilité dimensionnelle ; pour les canaux, les attaques et les réparations, l'axe est ce que l'atelier peut utiliser à moindre coût sans endommager les modèles.
La cire de modèle vierge chargée présente la limite de cendres la plus stricte, 0,05 % maximum. La cire reconstituée — récupérée par un nettoyage avancé et re-mélangée jusqu'à la spécification du modèle — est spécifiée à une limite plus souple de 0,08 % et présente effectivement un taux de cendres plus élevé, bien que sa capacité dimensionnelle soit testée comme équivalente à celle de la cire vierge sur le même bloc d'essai.
Ce compromis explique pourquoi le choix se divise par secteur plutôt que par opinion. Les fonderies commerciales sont largement passées à la cire de modèle reconstituée, entière ou mélangée, pour des économies d'environ 20 % sur le coût de la cire, plus le coût d'élimination évité. Le secteur aérospatial est resté sur la cire vierge, où le coût de la re-homologation et les préoccupations concernant les éléments traces l'emportent sur l'économie ; les canaux de récupération sont utilisés dans les deux cas.
Pour un acheteur, les questions qui distinguent une salle de cire contrôlée d'une salle non contrôlée sont brèves. Quelle qualité de modèle est utilisée pour votre pièce, chargée ou non chargée, et à quel taux de cendres est-elle spécifiée — la réponse importe surtout pour une pièce contenant de la pression telle qu'un de l’acier inoxydable corps de vanne, où une inclusion constitue un chemin de fuite. Et combien de temps les modèles sont-ils maintenus dans les gabarits avant d'être mesurés.