Les techniques de moulage appliquées à la fonte à la cire perdue sont très anciennes, le plus vieil objet retrouvé date de 6000 ans.
La fonderie à la cire perdue est toujours très utilisée de nos jours, et permet de façonner des pièces en métal ou autres alliages, dans les secteurs industriels ou les métiers d’art, comme la joaillerie. La fonderie à la cire perdue est privilégiée pour élaborer des pièces de précision, qui reste économiques.
Fonderie de précision dans le secteur industriel
Dans la fabrication de pièces industrielles, les techniques de moulage à la cire perdue permettent d’obtenir des pièces extrêmement précises.
En application, les blocs moteurs doivent par exemple être coulés d’un seul morceau au dixième de millimètre près. Le prototypage des pièces complexes tels que les moteurs d’avion peut prendre jusqu’à un mois.
Il existe différents procédés de moulage de précision :
- L’élaboration de moules en fonderie à la cire perdue. Les moules sont réalisés en céramique, puis cassés pour le décocher les pièces en métal ;
- Les moules permanents constitués d’alliages, permettent l’injection de métal fondu sous pression. Ces moules sont réutilisables de nombreuses fois, et sont adaptés pour la fabrication de pièces en très grande série ;
- La fusion sous vide par induction en creuset froid est mis en oeuvre pour le moulage de petites pièces en titane et autres alliages à haut point de fusion ;
Les avantages économiques et de facilité de mise en oeuvre des pièces moulées à la cire perdue en font une technique très prisée des industriels.
La première étape consiste à modeler un moule en cire qui prendra la forme finale de la pièce à réaliser. Des canaux qui feront passer le métal fondu à l’intérieur de la cavité du moule en cire sont collés au modèle de base.
Le moule en cire est ensuite plongé dans une solution de céramique, durcie par du sable, puis repose pour sécher.
Le traitement est répété jusqu’à obtenir une coque de céramique d’une épaisseur de 7 millimètres. Un traitement autoclave fait disparaître la cire, pour ne conserver que le moule en céramique, dont la cavité représente la forme de la pièce qui accueillera le métal fondu.
Avant cette opération, il faut prévenir les craquements du moule en céramique. Le moule est placé dans un four pour être chauffé entre deux et trois heures.
Le métal en fusion est ensuite déversé dans la cavité du moule, puis attendre 2 heures en moyenne pour de l’aluminium, et de 4 à 5 heures pour de l’acier.
Pour libérer la cavité remplie de métal, la coque en céramique est cassée à l’aide d’un marteau vibrant. Puis les canaux d’entrée du métal sont découpés à la scie circulaire. La surface de la pièce est polie pour éliminer les impuretés.
Les pièces moulées subissent enfin des contrôles de calibrage à chaud pour les pièces en acier, ou à froid pour les pièces en aluminium. Les mesures sont prises à partir de presses et d’outils numériques permettant de valider la conformité des pièces, ou de les retravailler afin d’obtenir le résultat recherché. Les pièces ne correspondant pas au cahier des charges sont rejetées.
La fonderie à la cire perdue ne s’applique pas exclusivement au secteur industriel, mais également en fonderie d’art. Les moules en plâtre ou en argile sont facilement modelables à la main, et donc plébiscités pour la création artisanale.
Fonderie d’art à cire perdue
La fonte à cire perdue est également utilisée en artisanat pour créer des accessoires de mode et bijoux sur-mesure de haute précision.
La pièce d’un créateur doit être reproduite à l’identique pour réaliser une petite série. Pour cela, l’empreinte de la pièce est prise dans un moule en silicone, puis placée dans des machines à injecter de la cire. La maquette est remplacée par de la cire. Il est possible d’utiliser de la cire d’abeille pour effectuer la maquette.
Ces pièces en cire sont disposées en grappe autour d’un support, ce qui s’appelle le grappage. Ce support est recouvert par un cylindre, dans lequel est coulé du plâtre. Ce cylindre est ensuite placé dans un four, puis après la cuisson, la cire ayant fondue, une cavité vide demeure dans le moule en plâtre.
Le métal fondu est ensuite coulé dans le moule en plâtre, permettant de réaliser une petite série de bijoux à l’identique. Le métal peut être de l’or, de l’argent, du bronze, du laiton, etc.
Si les bijoux sont produits grâce à cette technique, d’autres créations artisanales peuvent être réalisées : figurines, sculptures en bronze, objets décoratifs en métal précieux, etc.
Enfin, sachez que les pièces moulées en bronze sont ensuite retravaillées grâce à la technique de la ciselure sur bronze. Exécutée avec un marteau et des outils à ciseler, cette finition consiste à travailler les effets de matières sur une pièce brute de fonderie, lui donnant son caractère unique.
