Moulage et usinage

La fonderie et l'usinage sont deux technologies de fabrication couramment utilisées dans les secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale, de l'électronique et des machines industrielles pour fabriquer des composants métalliques. Bien que ces deux procédés permettent de produire des composants, ils présentent plusieurs différences en termes de mise en forme du matériau, d'outils nécessaires, de coûts et de précision pouvant être atteinte.

Le moulage est un procédé consistant à verser ou à injecter du métal en fusion dans un moisissure pour fabriquer des composants, et l'usinage est un procédé qui utilise des outils de coupe pour retirer de la matière d'un objet solide. Dans certaines applications, il est efficace de combiner le moulage et l'usinage CNC pour réaliser des pièces complexes présentant des caractéristiques fonctionnelles précises.

Quelle est la différence entre le moulage et l'usinage ?

Le moulage et l'usinage se distinguent principalement par leurs méthodes de mise en forme des matériaux.

Moulage ou usinage : principales différences

Comment fonctionnent les plâtres ?

La première étape du moulage sous pression consiste à choisir et à faire fondre un métal ou un alliage adapté. Le métal en fusion est coulé ou injecté dans un moule réalisé selon la forme de la pièce. Une fois refroidie et solidifiée, la pièce est démoulée.

D'autres opérations peuvent être nécessaires dans le cadre de ce processus, telles que la découpe des points d'injection et des canaux de coulée, le nettoyage, le traitement thermique, la finition de surface, le contrôle et l'usinage.

Comment fonctionne l'usinage CNC ?

La fabrication assistée par ordinateur consiste à usiner des matériaux à partir d'un bloc massif. Le modèle CAO est converti en instructions de fabrication, le plus souvent à l'aide d'un logiciel de FAO. La machine à commande numérique (CNC) suit une série de trajectoires d'outils afin de créer une forme présentant les caractéristiques et les dimensions requises.

Voici quelques opérations CNC courantes :

• Fraisage CNC: Les outils de coupe rotatifs enlèvent de la matière pour former des surfaces planes, des rainures, des cavités et des contours complexes.
• Tournage CNC: La pièce tourne pendant qu'elle est découpée selon une forme cylindrique.
• Forage: Perce des trous à l'aide d'une perceuse rotative.
• Ennuyeux: Agrandit ou nettoie les trous pour leur donner les dimensions souhaitées.
• Alésage: Permet de réaliser des alésages afin d'améliorer la précision et la qualité de surface.

Qu'est-ce que l'usinage de pièces moulées ?

Le procédé d'usinage par moulage, également appelé « fabrication par moulage et usinage », combine le moulage et l'usinage CNC. Le moulage permet de donner sa forme de base à la pièce, tandis que l'usinage permet d'obtenir une finition de surface et/ou une précision dimensionnelle sur certaines caractéristiques spécifiques.

Par exemple, un boîtier métallique (en aluminium) peut être moulé de manière à recouvrir l'ensemble du corps, des nervures et des contours. Les procédés d'usinage CNC permettent ensuite de réaliser les surfaces de montage, les trous filetés, les logements de roulements et d'autres pièces essentielles.

Comment fonctionne le processus d'usinage des pièces moulées ?

Conception de pièces: Les ingénieurs conçoivent la pièce en tenant compte des exigences de moulage, des surépaisseurs d'usinage, des propriétés des matériaux et des tolérances.

Préparation du moule: Un moule est conçu en fonction de la conception de la pièce et de la technique de moulage.

Casting: Le métal en fusion est coulé ou injecté dans un moule, puis se solidifie.

Enlèvement et nettoyage: La partie solidifiée est retirée, puis les excès de matière, tels que les canaux d'injection, les canaux de coulée ou les bavures, sont découpés.

L'inspection: On vérifie la présence de défauts, les variations dimensionnelles et l'aptitude à l'usinage de la pièce moulée.

Usinage CNC: Les surfaces et les éléments critiques sont usinés par fraisage, tournage, perçage ou tout autre procédé de finition.

Avantages de la combinaison du moulage et de l'usinage

Quels sont les quatre types de moulage ?

Il existe quatre grandes techniques de moulage : le moulage au sable, le moulage sous pression, le moulage à la cire perdue et le moulage par compression.

1. Moulage au sable

Le moulage au sable est un procédé qui utilise du sable spécialement préparé pour former un moule. Un espace correspondant à la forme de la pièce est créé dans le moule. Le métal en fusion est coulé dans la cavité, puis refroidi avant d'être extrait en brisant le moule en sable.

Caractéristiques principales :

• Convient à divers alliages métalliques.
• Permet de créer des composants de grande taille et des formes complexes.
• Utilise des matériaux de moulage relativement économiques.
• Cela donne généralement une surface moins lisse que les procédés de moulage de précision.
• En règle générale, il faut un nouveau moule pour chaque coulée.

2. Moulage sous pression

Dans le moulage sous pression Au cours de ce procédé, le métal en fusion est injecté sous pression dans un moule métallique réutilisable (matrice). Une fois le métal refroidi, la matrice s'ouvre, libérant ainsi la pièce.

Caractéristiques principales :

• Des cadences de production élevées.
• Bonne répétabilité grâce à un traitement contrôlé.
• Permet de créer des parois fines et des modèles complexes.
• La production en grande série est possible grâce à des matrices réutilisables.
• Le choix de l'alliage utilisé dépend des exigences liées à la coulée et aux composants.

Moulage sous pression à chambre chaude et à chambre froide

3. Moulage à la cire perdue

La fonderie à la cire perdue, ou moulage à la cire perdue, est une technique qui consiste à réaliser un moule détaillé à partir d'un modèle en cire jetable. Le modèle est enduit et recouvert d'un matériau réfractaire, ce qui permet de créer une coque en céramique.

Caractéristiques principales :

• Convient aux formes et aux détails complexes.
• Elle permet d'obtenir des surfaces assez lisses.
• Il peut être utilisé pour réduire au minimum les opérations de fabrication de grande envergure.
• Convient à divers alliages métalliques.

4. Moulage par injection

Le moulage par extrusion combine des aspects du moulage et du forgeage. Le métal en fusion est introduit dans une matrice et une pression est exercée pendant la solidification.

Caractéristiques principales :

• La pression est maintenue tout au long de la solidification.
• Ce procédé permettra d'obtenir des composants à faible porosité.
• Ce procédé permettra d'améliorer les propriétés mécaniques par rapport à certains procédés de moulage classiques.
• Nécessite un équipement spécifique et un traitement contrôlé.
• Les coûts liés à l'outillage et au procédé peuvent être plus élevés que ceux de procédés plus simples.

Moulage ou usinage CNC : quel procédé choisir ?

Quand opter pour le moulage :

• Ce composant est une pièce complexe ou creuse.
• De grandes quantités de pièces similaires sont nécessaires.
• Le procédé de moulage permet d'obtenir les caractéristiques dimensionnelles et de surface requises.
• Le matériau et la géométrie sont adaptés au procédé.
• Le coût des outillages peut être réparti sur un volume de production raisonnable.

Quand opter pour l'usinage CNC :

• Le projet porte sur un prototype ou sur un petit nombre de séries de production.
• Des tolérances serrées sont requises.
• La conception est susceptible d'évoluer au cours du développement.
• La pièce doit comporter des trous, des fentes, des filetages ou des surfaces d'ajustage de haute précision.
• Cette pièce peut être fabriquée à partir de matériaux disponibles en stock, ce qui permet de réduire les coûts de production.

Dans quels cas une procédure combinée est-elle indiquée ?

Pour les pièces présentant une forme générale complexe mais nécessitant des caractéristiques fonctionnelles de précision, la fabrication par moulage suivie d'un usinage peut s'avérer appropriée.

Le corps d'une pompe industrielle, par exemple, peut être moulé pour former le corps principal et les passages internes. L'usinage CNC peut ensuite être utilisé pour l'assemblage final des faces, des alésages dans les arbres et des surfaces d'étanchéité. Cela permet de réduire au minimum le volume de fraisage à partir d'un bloc plein tout en conservant la précision là où elle est nécessaire.

Le métier d'opérateur CNC est-il difficile ?

L'usinage CNC n'est pas particulièrement difficile, mais son niveau de difficulté dépend de la tâche à accomplir, des machines utilisées, de la complexité des pièces et des responsabilités en jeu. Les différentes personnes impliquées dans une opération d'usinage CNC, ainsi que les techniciens chargés du réglage et de la programmation et les ingénieurs de production, doivent posséder des compétences variées.

• Lecture de plans: Lire des plans techniques, les cotes, les tolérances et les spécifications géométriques.
• Mesure: Vérification des dimensions à l'aide de pieds à coulisse, de micromètres, de jauges et d'outils de contrôle.
• Fonctionnement de la machine: Chargement des pièces, sélection des outils, suivi des cycles et respect des consignes de sécurité.
• Connaissance des outils: Connaissance des outils de coupe, de l'usure des outils, du serrage des pièces et des paramètres d'usinage.
• Programmation: La création ou la modification de programmes CNC (code G ou logiciel de FAO), selon les besoins.

Qu'est-ce qui rend l'usinage CNC si complexe ?

L'usinage CNC ne se résume pas à la simple utilisation d'une machine. Les opérateurs doivent être conscients de l'influence des caractéristiques du matériau, des forces de coupe, de la géométrie de l'outil, de la rigidité de la machine et des paramètres d'usinage sur le produit fini.

Parmi les problèmes courants, on peut citer les tolérances serrées, le choix des outils adaptés, la prévention des vibrations et de l'usure excessive des outils, le positionnement précis des pièces, la résolution des problèmes liés à l'état de surface et les procédures de sécurité.

Défauts courants de moulage et rôle de l'usinage

Les défauts de moulage peuvent avoir une incidence sur les dimensions, l'aspect ou les performances mécaniques d'un composant. L'identification et le contrôle de ces défauts constituent un élément essentiel de la qualité de fabrication.

L'usinage CNC permet de corriger certaines variations dimensionnelles et d'affiner les surfaces, mais il ne peut pas éliminer automatiquement les défauts internes ni rétablir l'intégrité du matériau lorsqu'elle est compromise.

Comment réduire les coûts dans le moulage et l'usinage CNC

Les coûts de fabrication dépendent de la conception de la pièce, du matériau, du volume de production, de l'outillage, du temps d'usinage et des exigences de qualité. Voici quelques exemples de pratiques permettant de maîtriser les coûts :

• Choisissez la méthode dès le début: Évaluer les procédés de moulage, d'usinage et de fabrication combinée dès la phase de conception.
• Discuter des besoins en matériel: Choisissez un alliage en fonction des exigences mécaniques, des conditions d'utilisation et de la facilité de fabrication.
• Ne compliquez pas trop la géométrie; simplifier autant que possible, à condition que la fonctionnalité soit préservée.
• Utiliser les tolérances fonctionnelles: N'utilisez des tolérances serrées que lorsque cela est nécessaire.
• Marge d'usinage prévue lors de la conception: Veiller à ce que les surfaces moulées à finir présentent une épaisseur suffisante.

Questions fréquemment posées

Quelle est la différence entre le moulage et l'usinage ?

L'usinage est un procédé qui consiste à utiliser des outils de coupe pour retirer de la matière d'un matériau solide, tandis que le moulage sous pression consiste à couler du métal en fusion dans un moule. Le moulage sous pression est souvent utilisé pour les formes complexes et les volumes de production importants, tandis que l'usinage est généralement privilégié pour les pièces de précision et une production flexible.

Qu'est-ce qu'une machine de moulage ?

L'usinage de pièces moulées, également appelé “ fabrication par moulage et usinage ”, combine le moulage et l'usinage CNC. La forme générale est obtenue par moulage, tandis que les cotes critiques, les alésages, les surfaces et les caractéristiques fonctionnelles sont réalisés par usinage.

L'usinage CNC est-il un métier difficile ?

L'usinage CNC est un domaine complexe, car il nécessite de maîtriser les plans techniques, les mesures, le fonctionnement des machines, l'outillage et, dans certains cas, la programmation. Une formation technique et une mise en pratique encadrée constituent un bon moyen d'apprendre pour les débutants.

Le moulage coûte-t-il moins cher que l'usinage CNC ?

Le moulage sous pression peut s'avérer plus économique pour une production à grand volume adaptée, car les coûts d'outillage sont répartis sur un certain nombre de pièces. L'usinage CNC peut être plus rentable pour les prototypes, les petites séries ou les pièces de haute précision. Le procédé optimal dépend des exigences de la pièce et du volume de production.

Les pièces moulées peuvent-elles être usinées par CNC ?

Oui. Les dimensions précises des pièces, l'état de surface et les éléments de précision tels que les alésages, les filetages, les logements de roulements et les surfaces de fixation sont généralement obtenus par usinage CNC des composants moulés.

Quelle est la meilleure technique de moulage pour obtenir des détails précis ?

Le moulage de précision est généralement utilisé pour les géométries complexes et les détails fins. Ce choix dépend du matériau, de la taille de la pièce, de sa conception, des tolérances et du volume de production.

Conclusion

Le moulage et l'usinage CNC sont tous deux essentiels dans la fabrication métallique, mais fonctionnent de manière différente. Le moulage consiste à donner forme à du métal en fusion dans un moule, ce qui permet d'obtenir une grande variété de formes complexes et de réaliser diverses opérations de production.

L'usinage CNC est un procédé d'usinage qui permet de découper ou de façonner un matériau solide pour lui donner la forme et les dimensions souhaitées. Chacune des méthodes de moulage suivantes présente ses propres avantages et inconvénients : le moulage au sable, le moulage à la cire perdue et le moulage par compression.

Le moulage et l’usinage peuvent être combinés afin de tirer parti des avantages de ces deux techniques pour la fabrication de pièces présentant des géométries complexes et nécessitant une grande précision. Pour faire le bon choix, il convient de prendre en compte la géométrie, le matériau, les tolérances, l’état de surface, le volume de production, les exigences de qualité et le coût global.