APROFOND : un projet pour l’amélioration des procédés de fonderie

Le projet APROFOND : A comme amélioration,  PRO comme procédés, FOND comme fonderie, s’inscrit dans le cadre d’une convention de collaboration de R&D signée début 2016 entre CTIF et Metafensch, plateforme publique de R&D dans le domaine de la métallurgie.

Depuis plusieurs années, CTIF accompagne MetaFensch dans son projet d’investissement d’un four à induction sous vide (définition du cahier des charges, assistance à la commande et à la réception du four d’une capacité modulable jusqu’à 50 l). Celui-ci sera opérationnel dès le deuxième semestre 2016. Le projet APROFOND sera donc le premier projet de R&D mené conjointement par CTIF et MetaFensch dans le domaine de la fonderie et utilisant les moyens d’essai de la nouvelle plateforme lorraine.

Les objectifs

Ce projet permettra au partenariat CTIF-Metafensch de progresser dans l’expertise des procédés d’élaboration en four à induction sous vide. L’un des objectifs du projet est en effet de maîtriser les paramètres de pilotage du four afin d’optimiser la qualité des pièces moulées. Parmi ces paramètres, l’influence de l’atmosphère du four sera évaluée. En effet, l’extrême modularité du four permet des élaborations sous air, sous atmosphère contrôlée (gaz neutre) ou sous vide. Le comportement de deux types de moules (sable à prise chimique ou céramique) sera également étudié.

La démarche

Pour ce premier projet, deux nuances d’alliage pour lesquelles l’élaboration au four sous vide est particulièrement adaptée ont été sélectionnées : un acier inoxydable, le GX15CrNi17-2 et un superalliage base nickel, l’Inconel 718. Les pièces coulées seront des éprouvettes standards de deux sortes : des éprouvettes à gradins et des « step-cones ». Le choix de ces géométries permettra de bénéficier de références construites par le passé à CTIF. D’autre part, ces éprouvettes mettent en exergue les problématiques spécifiques à la fonderie en termes de santé interne de pièces moulées massives comportant des noyaux potentiellement soumis à d’importantes surchauffes.

Eprouvette à gradins

Step-Cone

Le projet est découpé en trois phases :

• Dimensionnement et fabrication des moules : au cours de cette phase, la construction d’un modèle numérique permettra d’optimiser le remplissage des pièces et de mener une première étude paramétrique.
• Réalisation des fusions sur le nouveau four à induction sous vide selon un plan d’essais permettant d’explorer les différents paramètres process. L’instrumentation des moules permettra de valider et de recalibrer le modèle numérique.
• Caractérisation des pièces coulées en terme de santé interne (porosités, propreté inclusionnaire), en terme de composition chimique (teneur en gaz dissous, atteinte des spécifications des nuances) et en terme de propriétés mécaniques (traction, flexion par choc).

L’avancement

Les travaux de dimensionnement des pièces et de construction du modèle numérique sont déjà bien avancés. La fabrication des moules sera réalisée par la suite à CTIF.

Les premiers essais pilote sont prévus pour le quatrième trimestre 2016.

Contact Astrid Hecquet