métallurgie (suite)

Métallurgie de transformation

Elle comprend l’ensemble des procédés de formage pour l’obtention des semi-produits ou des pièces finies, leurs traitements thermiques ou thermochimiques ainsi que les traitements de finition pour la protection par revêtements métalliques.

La fonderie

Elle permet d’élaborer à partir de l’état liquide la grande variété d’alliages sous forme d’ébauches, de semi-produits ou de pièces. Réservée à l’origine aux métaux et alliages à bas point de fusion, la coulée continue s’est étendue aux cupro-alliages, aux aciers et même à certains alliages plus réfractaires ; les variantes des procédés de coulée continue ou semi-continue sont nombreuses : horizontale, verticale, à lingotière vibrante, à lingotière à mouvement cyclique, entre cylindres ou entre courroies en bande, etc. Permettant l’obtention directe de barres, de tubes, de plaques, de bandes, ce procédé contribue favorablement à l’abaissement des coûts de fabrication de ces produits en supprimant des opérations dans les stades antérieurs, telles que forgeage des lingots, laminage à chaud des ébauches, et en entraînant une économie d’investissements. La fonderie de pièces nécessite des opérations nombreuses pour la confection des modèles, la confection des moules avec pièces séparées et noyaux. Le moulage en sable, utilisé pour les pièces de grandes dimensions, pour des séries de pièces limitées et pour certains alliages, a été perfectionné par la mécanisation des opérations et par l’emploi de sables spéciaux à base de résine synthétique à durcissement accéléré. Des procédés spéciaux de moulage permettent de satisfaire à la fois la qualité des pièces, la fabrication de grandes séries et les exigences dimensionnelles : moulage en carapace, moulage céramique, moulage de précision dérivé de la technique millénaire de coulée à la cire perdue. Le moulage en coquille métallique a étendu ses domaines d’application particulièrement à des pièces de plus grandes dimensions grâce à l’automaticité des machines et à la meilleure tenue des outillages complexes dont les conditions de travail sont rendues plus difficiles par la température élevée des alliages coulés, aussi bien dans le moulage statique classique que dans le moulage à basse pression et dans le moulage sous pression appliqué aux alliages d’étain, de plomb, de zinc, d’aluminium, de magnésium et de cuivre. La fonderie fine a mis en œuvre la coulée et le moulage sous vide pour les alliages réactifs, la solidification orientée, qui améliore la tenue au fluage de certaines pièces mécaniques utilisées en aviation, la solidification contrôlée pour l’obtention de monocristaux pour l’électronique.

Les procédés de formage par déformation mécanique

Ces procédés permettent soit à chaud, soit à froid la fabrication d’ébauches, de semi-produits ou de pièces de dimensions très différentes, depuis des arbres forgés de plusieurs dizaines de tonnes à des pièces embouties et découpées de quelques grammes. La multiplicité des procédés permet d’adapter au mieux les gammes de formage en tenant compte de la nature des métaux et des alliages, de leur aptitude à la déformation, des caractéristiques mécaniques ou structurales recherchées, des profils et tolérances dimensionnelles à obtenir. Le forgeage à chaud de lingots autorise l’ébauche de pièces tout en leur conférant une texture favorable à leur fonctionnement (arbres, vilebrequins), alors que le forgeage à froid aboutit maintenant à des pièces finies. Pratiqué à chaud ou à froid dans des installations continues ou discontinues, le laminage a notablement augmenté ses capacités de production depuis une vingtaine d’années grâce à l’automatisation de la conduite des opérations. Les laminoirs multicylindres (type Sendzimir à 20 cylindres) permettent de fortes réductions de section pour obtenir des produits plats aux faibles tolérances d’épaisseur. Les produits réalisés par laminage sont variés : tôles, feuillards, bandes, plaques, largets, barres, rails, fil machine, ébauches de tubes, etc. La puissance des machines, l’amélioration de la tenue des outillages, l’augmentation des vitesses de formage, la précision des produits obtenus sont les principaux facteurs de progrès rencontrés dans les différents procédés : filage à la presse, estampage, matriçage, profilage, emboutissage, étirage, tréfilage, etc. Les procédés de formage à haute énergie, en particulier par explosion, sont employés pour certains éléments d’aéronautique.

La métallurgie des poudres

Elle permet la fabrication de pièces finies par la succession des opérations de compactage de poudres, de frittage sous atmosphère appropriée et de calibrage, suivies d’éventuels traitements de finition. Cette métallurgie a trouvé une place pour la fabrication économique de pièces mécaniques ferreuses de grandes séries, en concurrence avec les techniques conventionnelles de formage et d’usinage (économie de matière, de main-d’œuvre, d’investissements), surtout dans la construction automobile. C’est dans les domaines qui lui sont spécifiques que la métallurgie des poudres poursuit un développement constant pour l’obtention de structures composites : coussinets autolubrifiants, pièces poreuses (filtres, déflecteurs), pseudoalliages de métaux non ou peu miscibles (contacts électriques, cuivre-tungstène, antifriction au cuproplomb, carbures pour outils) ou produits composés de métaux ou alliages et éléments minéraux tels que les cermets (céramique métallique) à base d’oxydes et de métaux réfractaires pour l’aéronautique ou les produits de friction (freins, coupleurs, embrayages). Depuis plusieurs années, une nouvelle orientation a été donnée à la métallurgie des poudres pour l’obtention de semi-produits ou d’ébauches. Ainsi, des bandes d’aciers inoxydables spéciaux, d’alliages poreux, d’alliages cuivreux antifriction sur support acier sont fabriquées en continu grâce aux techniques de compression par laminage et frittage. Des barres, des plaques d’alliages réfractaires difficiles à élaborer en fonderie classique sont réalisées par filage à chaud de poudres contenues sous vide dans des containers. De même, la fabrication de petits engrenages pour l’industrie automobile est réalisée par forgeage d’ébauches de poudres ferreuses frittées.