Introduction :

Les alliages et les procédés de mise en forme doivent permettre la réalisation de pièces biofonctionnelles complexes qui sont utilisées dans les techniques restauratrices, prothétiques, orthopédiques ou implantologiques.

Selon la directive 93/42/CEE sur les dispositifs médicaux, les prothèses sont fabriquées suivant la prescription écrite d’un praticien indiquant les caractéristiques de conception spécifiques.

La mise en forme relève du technicien de laboratoire, mais ce dernier engage sa responsabilité légale et doit donc veiller à toutes les étapes.

Nous pouvons distinguer différents procédés de mise en forme d’un matériau :

• la fonderie : mise en forme à partir de l’état liquide ;

• le frittage : mise en forme à partir de l’état pulvérulent ;

• l’électrodéposition : mise en forme à partir de sels d’alliages ;

• le façonnage : mise en forme à partir de l’état solide.

Ce dernier procédé se divise en trois groupes :

• assemblage : soudage, brasage ;

• formage : mise en forme sans enlèvement de matière ;

• usinage : mise en forme avec enlèvement de matière (fraisage, électrosoustraction ...).

La réalisation d’une pièce prothétique métallique nécessite l’utilisation de plusieurs des procédés cités.

Leur succession constitue la « gamme de fabrication » de la pièce : moulage par coulée métallique, sablage, dégrossissage, usinage, rectification, surfaçage, finition, superfinition par polissage, lustrage et brillantage.

Sous l’impulsion des industriels, de laboratoires de recherche et de laboratoires de prothèse, les techniques de conception et de fabrication assistées par ordinateur prennent une importance majeure dans le domaine des prothèses dentaires.

Mais le développement de ces techniques s’oriente actuellement vers la réalisation de reconstitutions entièrement en céramique et concurrencent peu les procédés actuels de mise en forme.

Ces techniques ne sont pas abordées dans cet article.

Approche théorique :

La notion de déformation, faisant suite à une sollicitation physique (mécanique ou thermique), est fondamentale pour la compréhension des phénomènes régissant le travail des matériaux.

A - Notion de diffusion, d’écoulement visqueux, de plasticité visqueuse :

Aux températures élevées, les solides perdent leur rigidité en raison de l’augmentation de l’agitation thermique (qui est nulle à 0 °K ou -273,15 °C).

La diffusion est un déplacement aléatoire d’atomes ou d’ions dans le réseau cristallin, provoqué par l’agitation thermique.

La diffusion joue un rôle essentiel dans toutes les étapes de préparation et de transformation, qu’il y ait ou non changement de phase.

Pour les alliages chimiquement non homogènes, la diffusion se manifeste par la disparition progressive des gradients de concentration (tendance à l’homogénéisation).

Ce type de diffusion (diffusion chimique) est à l’origine des traitements superficiels et thermochimiques des aciers.

La diffusion intervient également dans la fabrication des pièces métalliques par frittage comme dans les techniques d’assemblage par soudage.

B - Déformation des métaux :

Suivant la contrainte appliquée, un solide cristallisé peut se déformer réversiblement (déformation élastique) ou irréversiblement (déformation plastique).

Seules les déformations plastiques permettent le travail des métaux, mais il faut noter que les deux phénomènes, s’ils sont indépendants, sont souvent associés.

Ainsi observe-t-on après déformation une récupération élastique qui diminue la déformation permanente : déformation permanente = déformation totale déformation élastique.

Une élévation de température a pour conséquence une diminution du domaine élastique, ce qui explique partiellement le travail plus aisé des métaux à chaud.

Les déformations plastiques sont le résultat, soit de translations, soit de maclages.

Le mode par translation est le plus fréquent et les glissements se font le long des plans de grande densité atomique dans les directions pour lesquelles la tension critique de glissement est la plus faible (loi de Schmidt).

Fonderie de précision :

A - Principe :

La coulée métallique ou fonderie de précision à la cire perdue nécessite la réalisation d’une maquette de la pièce métallique souhaitée.

Cette maquette est habituellement réalisée en cire ou en résine calcinable.

Après fixation d’une tige de coulée, la maquette est investie dans un matériau réfractaire (ou revêtement) qui va épouser parfaitement sa forme.

Après solidification du revêtement, la maquette est totalement éliminée par chauffage.

L’alliage en fusion est alors injecté dans le vide ainsi créé.

Après solidification de l’alliage et destruction du moule, la pièce métallique obtenue doit être la reproduction la plus précise possible de la maquette originale.

Les techniques de coulées à cire perdue sont confrontées à deux problèmes majeurs : la variation dimensionnelle de la cire ou de la résine utilisée pour la réalisation des maquettes, ainsi que celle des alliages utilisés pour leur reproduction.

Ces variations volumétriques, matérialisées par une contraction linéaire lors du refroidissement (estimées à 0,4 % pour la cire, 1,3 % pour les alliages précieux et de 2,1 à 2,3 % pour les alliages non précieux) doivent être compensées par une expansion correspondante du revêtement compensateur utilisé pour la réalisation des moules lors de la fonderie de précision.

De nos jours, deux groupes d’alliages dentaires sont utilisés : les alliages dentaires précieux et les alliages dentaires non précieux.

L’or est le composant principal des alliages précieux.

Il est associé à d’autres métaux précieux (métaux de la mine de platine : platine, iridium, osmium, palladium, rhodium, ruthénium) ainsi qu’à de l’argent et de petites quantités de métaux communs (cuivre, indium, étain, zinc, etc.).

L’alliage ainsi constitué présente les qualités physiques optimales pour chaque domaine d’utilisation.

Parmi les alliages non précieux, trois catégories sont utilisées : les nickelchrome (molybdène), les cobalt-chrome (molybdène) avec divers additifs modificateurs et le titane commercialement pur.

Pour appréhender toute la complexité de la fonderie de précision, nous serons amenés à aborder la préparation de la maquette en cire en vue de sa mise en revêtement, puis la mise en revêtement proprement dite.

Enfin, nous détaillerons la fonte et la coulée de l’alliage.

B - Préparation de la maquette en cire :

La gestion contrôlée de la solidification des alliages a pour but de diriger les zones à solidification lente dans les endroits les plus appropriés, pour les isoler par des zones à solidification rapide.

Le processus de solidification peut se résumer en deux étapes.

L’alliage en fusion remplit la maquette, commence sa solidification accompagnée d’une diminution de volume et puise de l’alliage encore en fusion dans la nourrice.

La nourrice se retrouve ensuite isolée par la solidification accélérée du canal d’alimentation, grâce aux refroidisseurs.

Les défauts de coulée se concentrent alors vers le noyau de chaleur situé au centre de la maquette.

Cette technique permet de limiter les défauts de solidification (porosités, piqûres, craquelures...) dans les régions où ils ne peuvent affecter les qualités mécaniques de la pièce prothétique.

1- Canaux d’alimentation :

Leur rôle est de permettre le passage de l’alliage en fusion depuis la nourrice jusqu’à la maquette à couler et de l’isoler ensuite lors de la solidification, grâce aux refroidisseurs.

Les canaux d’alimentation sont fixés sur les éléments piliers et dans les zones les plus fines (généralement la face vestibulaire des pièces prothétiques).

Elles sont délicates à couler du fait de leur finesse qui favorise un refroidissement rapide.

Les canaux d’alimentation sont positionnés selon un angle inférieur à 45 ° afin de faciliter l’écoulement de l’alliage dans la maquette, sans créer de turbulences qui retarderaient le remplissage et favoriseraient les défauts métallurgiques.

2- Tiges de coulées :

Leur rôle est de conduire le plus rapidement possible l’alliage en fusion dans la maquette à couler, via la barre nourricière et les canaux d’alimentation.

Leurs formes peuvent être très diverses : volants, triangles pleins ou encore râteaux.

Toutes ces formes présentent des embranchements qui doivent être arrondis pour éviter une érosion du revêtement due à l’impact et au frottement de l’alliage lors de son passage.

Les particules de silice arrachées pollueraient et fragiliseraient l’alliage.

Pour éviter ces embranchements, la forme de barre courbée en C permet de mener l’alliage rapidement dans le moule sans rencontrer d’obstacle ou de bifurcation.

Il ne se forme aucune turbulence, ce qui optimise les qualités de la coulée.

3- Refroidisseurs ou évents :

Le rôle des refroidisseurs est d’accélérer le processus de solidification d’une zone critique afin de lui assurer des qualités métallurgiques optimales (structure homogène et dense, exempte de retraits de coulées et de porosités).

Ils sont, par exemple, placés au niveau des canaux d’alimentation et des connexions de bridges.

C - Mise en revêtement :

1- Volume de revêtement :

Le volume et la forme de la masse réfractaire enrobant la maquette à couler jouent un rôle prépondérant dans la chauffe et le refroidissement de l’ensemble.

Nous savons qu’un alliage solidifié rapidement présente de meilleures propriétés mécaniques.

Il est donc logique d’éviter une masse réfractaire trop importante dont l’inertie thermique ralentirait le refroidissement.

Dans l’absolu, le moule réfractaire devrait avoir sensiblement la même forme que celle de la maquette.

Pour une maquette de bridge, la forme ovale permet un enrobage de réfractaire plus homogène.

Néanmoins, les cerclages ronds sont les plus répandus parce que plus anciens, mais n’offrent pas les avantages du précédent.

Les masses réfractaires n’étant pas réparties équitablement autour de la maquette, la température varie énormément entre son centre et ses extrémités.

2- Cerclages :

Pour permettre la coulée du revêtement à l’état liquide, il faut avoir recours à un moule qui lui conférera sa forme.

Le cerclage peut être métallique ou plastique.

Certains revêtements (principalement ceux à forte teneur en cristobalite) ne supportent pas d’être chauffés sans cerclage métallique sous peine de se fendre lors de la chauffe.

La présence de cet anneau induit automatiquement un effet inhibiteur sur le revêtement réfractaire lors de ses différentes expansions, surtout lors de l’expansion de prise, malgré la présence de la bande compensatrice d’expansion qui ne résout que partiellement le problème.

A contrario, la plupart des revêtements modernes à liant phosphate possèdent une remarquable résistance aux chocs thermiques, ce qui permet la coulée sans cerclage métallique.

Ils possèdent aussi une expansion de prise très importante, qui oblige à laisser cette expansion se faire librement dans toutes les directions, afin de ne provoquer aucune déformation de la maquette en cire.

La désinsertion du moule réfractaire doit être effectuée dès que le revêtement a atteint une viscosité suffisante pour ne pas être déformé.

3- Nature du revêtement :

Pour la fabrication de prothèses selon le procédé de coulée à la cire perdue, les masses d’enrobage doivent être adaptées aux compositions et aux propriétés des différents alliages dentaires.

Les masses d’enrobage se composent d’un matériau réfractaire, la silice, d’un liant et d’autres produits chimiques.

Les variétés de silice les plus utilisées sont le quartz et la cristobalite.

Le liant est un hémihydrate de sulfate de calcium, un phosphate d’ammonium ou un silicate colloïdal. Un bon revêtement doit posséder les propriétés suivantes :

• avoir un temps de travail suffisant (environ 4 minutes) ;

• avoir un temps de durcissement ni trop long ni trop court (environ 3 minutes) ;

• être dur et solide ;

• présenter un état de surface aussi lisse que possible sur l’objet de moulage ;

• ne pas se décomposer lors du préchauffage et du coulage ;

• son comportement à l’expansion doit pouvoir être contrôlé.

Trois mécanismes d’expansion sont exploités lors des processus de durcissement et de préchauffage des masses d’enrobage :

• l’expansion de durcissement ;

• l’expansion hygroscopique ;

• l’expansion thermique.

L’expansion de durcissement est une expansion volumique qui a lieu pendant la prise de la masse d’enrobage à l’air.

L’expansion hygroscopique a lieu lors du durcissement en présence d’eau en excès.

Elle n’est possible que pour les revêtements à liant hémihydrate de sulfate de calcium.

L’eau présente en excès provoque une expansion maximale lors de la prise.

L’expansion thermique est l’augmentation de volume de la masse d’enrobage au cours de la montée en température lors de la préchauffe.

* Revêtement à liant plâtre (hémihydrate de sulfate de calcium) :

Dans le cas des masses d’enrobage à liant plâtre, il s’agit d’un mélange de variétés de silice, de liant hémihydrate de sulfate de calcium (CaSO4 1/2 H2O).

Pendant la prise, la silice se place entre les cristaux de plâtre en formation, entraînant une expansion de durcissement. Lors du chauffage, le revêtement se dilate.

L’expansion thermique varie avec l’augmentation de la température et selon la variété de silice.

La cristobalite entraîne une expansion plus importante que le quartz.

Ces revêtements sont utilisés avec des alliages de coulée à faible température comme les alliages base or dont le liquidus se situe vers 1 000 °C.

La température de préchauffage maximale du cylindre est de 750 °C.

Au-dessus de 750 °C, en présence de carbone (issu de la maquette en cire), le plâtre commence à se décomposer en dégageant du soufre.

Celui-ci contaminerait l’alliage d’or et fragiliserait la pièce coulée.

D’autre part, les résidus de carbone peuvent réduire la porosité du moule et provoquer ainsi, au moment de la coulée de l’alliage, une contre-pression due à une mauvaise évacuation des gaz, avec pour conséquence des manques ou la présence de porosités dans la coulée.

* Revêtements à liant phosphate :

En raison de la décomposition du plâtre au-dessus de 750 °C, les alliages qui nécessitent une température de fusion élevée (alliages précieux pour céramique, alliages non précieux) sont coulés dans des moules constitués de revêtement à liant phosphate.

La constitution de ces masses d’enrobage est semblable aux masses à liant plâtre.

Elles sont également constituées d’un matériau réfractaire, la silice, et d’un liant.

Celui-ci est un mélange d’oxyde de magnésium et de phosphate d’ammonium.

Après la cristallisation du phosphate d’ammonium-magnésium, la masse d’enrobage se renforce et durcit complètement.

Pendant le renforcement de la masse d’enrobage, apparaît l’expansion de durcissement.

Elle varie en fonction du rapport poudre/liquide.

Ces revêtements sont employés aussi bien pour la coulée d’alliages précieux pour céramique que pour les alliages précieux conventionnels.

* Revêtements à liant silicique :

Ces revêtements se composent de poudre de silice à laquelle on ajoute comme liant des silicates colloïdaux.

Les masses d’enrobage durcissent également à température ambiante et sont ensuite chauffées lentement à la température de préchauffage du cylindre.

Les silicates se transforment alors en silice et forment des masses solides et compactes.

Actuellement, ces revêtements ne sont employés que rarement, car leur temps de durcissement est bien plus long que celui des revêtements à liant plâtre ou phosphate.

4- Mise en oeuvre :

Après avoir mélangé manuellement la poudre avec son liquide, la spatulation est terminée mécaniquement sous vide afin d’éliminer les bulles d’air.

Il convient ensuite de laisser reposer le mélange quelques secondes sous pression atmosphérique afin de le « détendre » et lui permettre d’évacuer les gaz formés par la réaction chimique.

Puis la maquette en cire (éventuellement badigeonnée d’un agent mouillant) est badigeonnée délicatement de revêtement à l’aide d’un pinceau, avec un minimum de vibrations.

Après quoi, le coffrage est mis en place et rempli jusqu’à recouvrir la maquette avec une épaisseur de 1 cm environ, si possible sans faire vibrer l’ensemble, car les vibrations sont génératrices de bulles d’air. Les revêtements modernes sont suffisamment de basse viscosité pour le permettre.

Au moment de la prise du revêtement, il se forme un « glacis » de surface qui rend la couche superficielle imperméable.

Ce glacis s’explique par la sédimentation des particules lourdes, ne laissant que les particules fines en surface.

Pour faciliter l’échappement des gaz, il est recommandé d’éliminer cette couche superficielle au taille-plâtre avant d’insérer le moule réfractaire dans le four de chauffe.

* Élimination de la cire :

Si la cire est calcinée dans le moule au moment de la chauffe, la majeure partie de cette cire s’écoule, mais une fraction de celle-ci imbibe les parois du revêtement avant d’être calcinée en y laissant des résidus de carbone.

Ces résidus ne peuvent pas être éliminés.

Pour pallier cet inconvénient, il existe différentes méthodes pour éliminer les cires des moules réfractaires avant leur mise au four, comme plonger le cylindre dans de l’eau bouillante, chauffer le cylindre dans le four de chauffe puis chasser la cire liquide par la force centrifuge, ou enfin utiliser la vapeur d’eau.

* Chauffe des moules réfractaires :

La température de préchauffage du bloc réfractaire est en relation avec l’intervalle de fusion des alliages à couler.

En ce qui concerne les alliages précieux à basse fusion destinés aux inlays, inlayscore, couronnes, petits bridges et métallocéramiques basse fusion, leur intervalle de fusion se situe entre 800 et 1 000 °C.

Leur température de préchauffage conseillée est de 650 à 700 °C.

Les alliages précieux destinés à la technique céramométallique ou les alliages non précieux nickel-chrome, dont l’intervalle de fusion est situé entre 1 050 et 1 350 °C, doivent impérativement être coulés dans des revêtements à liant phosphate préchauffés entre 780 et 820 °C.

Les inlays et inlays-core en particulier doivent être coulés dans un revêtement sans expansion hygroscopique.

D - Fonte des alliages :

Actuellement, plusieurs méthodes sont utilisées pour fondre les alliages avant leur coulée, de la plus ancienne au chalumeau, aux systèmes électriques plus récents comme la fonte par effet Joule ou par induction.

Elles ont toutes leurs particularités. L’utilisation d’une de ces techniques influence aussi le choix du matériau constituant le creuset.

1- Procédés de fusion :

Les alliages précieux et non précieux, hormis le titane, peuvent être fondus avec de nombreux procédés.

* Fusion à la flamme :

La fusion des alliages s’effectue au moyen d’un chalumeau alimenté avec un mélange gazeux de propane et d’air, de gaz naturel et d’air, ou d’acétylène et d’oxygène.

Ce procédé de fusion peut conduire à un chauffage incontrôlé et irrégulier, et à une surchauffe de l’alliage.

D’autre part, le réglage du chalumeau est un facteur essentiel pour, d’une part protéger la charge de l’oxygène de l’air et, d’autre part, pour empêcher l’absorption d’hydrogène.

La qualité de ce réglage dépend de l’expérience du prothésiste. Une absorption d’oxygène ou d’hydrogène de la part de l’alliage peut provoquer sa porosité.

Lors de la fusion à la flamme oxypropane, il faut prendre soin d’éviter un excès de gaz ou d’oxygène et de fondre de l’alliage en utilisant la zone réductrice de la flamme.

Il est recommandé de régler la pression du propane à 0,5 bar et l’oxygène de 1,5 à 2 bar.

Les alliages de métaux précieux ne doivent pas être fondus avec flamme oxyacétylénique car la température de cette flamme est trop élevée.

D’autre part, il y a risque d’absorption d’hydrogène ou de carbone par l’alliage.

La fusion à la flamme ne peut pas être utilisée pour le titane car elle entraînerait sa contamination.

* Fusion par chauffage à effet Joule :

La température de coulée est produite par une résistance chauffée par le passage du courant.

L’avantage de cette technique par rapport à la précédente consiste en la possibilité de régler la température de coulée et de la maintenir par un thermostat pour chaque alliage.

Celui-ci est donc coulé exactement à sa température de fusion.

Une surchauffe ou une sous-chauffe incontrôlées, et donc une dégradation de l’alliage, sont dans une large mesure éliminées.

* Fusion par chauffage à induction :

Le four électrique par induction est un transformateur dont la bobine primaire est excitée par un courant alternatif et qui produit un champ magnétique variable dans le creuset où l’on doit fondre l’alliage.

Le courant haute fréquence induit provoque la fusion de l’alliage.

Les masses d’alliages, comme celles qui sont nécessaires pour les coulées dentaires, peuvent être amenées en 1 minute à la température de fusion par ce procédé.

L’instant où la charge doit être versée est déterminé à vue ou au moyen d’un capteur de rayonnement qui doit être régulièrement nettoyé et étalonné pour éviter une dérive.

* Fusion par chauffage à l’arc électrique :

L’arc électrique en courant continu est produit entre deux électrodes constituées l’une par l’alliage, l’autre par une électrode en tungstène refroidie à l’eau.

Les températures dans l’arc électrique sont de plus de 4 000 °C.

L’alliage fond très rapidement en raison des hautes températures de l’arc électrique.

Le danger de surchauffe de l’alliage est très grand par ce procédé.

Une surchauffe de quelques secondes de la charge suffit à endommager l’alliage en raison d’un apport excessif.

2- Matériaux du creuset :

En général, un matériau qui n’entre pas en réaction et qui n’endommage pas l’alliage doit être utilisé comme matériau de creuset.

* Creuset en céramique :

Dans le cas de fusion en creuset céramique avec une fronde à induction de faible puissance, il n’est pas possible d’atteindre rapidement la température de coulée lorsque la masse à couler est petite.

Le couplage inductif faible exige un long temps d’échauffement qui peut nuire à l’alliage et, en conséquence, déclencher la coulée à une température non idéale.

Il reste toujours une pellicule solidifiée de métal non coulée dans le creuset.

Cette pellicule de métal est polluée par le creuset.

L’inconvénient de ce type de creusets réside dans le fait que l’alliage n’est pas protégé par une action réductrice du milieu.

* Creuset en graphite avec cupule intérieure en céramique :

L’échauffement avec un tel dispositif est plus rapide et efficace car l’effet inductif se produit correctement dans le graphite.

L’alliage est alors chauffé indirectement par le rayonnement du graphite incandescent.

Cette technique avec une fronde de faible puissance est meilleure, mais nécessite cependant une grande habitude pour déterminer si la température idéale de coulée est atteinte.

Là encore, une pellicule solidifiée de métal non coulée reste dans le creuset et le métal n’est pas protégé par une action réductrice du milieu.

* Creuset en graphite :

L’échauffement avec un tel dispositif est rapide et présente l’avantage de protéger l’alliage pendant la fusion par l’action réductrice du gaz carbonique.

Cette technique ne convient pas très bien aux alliages précieux palladiés à haute teneur en métaux de la mine de platine.

Il est essentiel de ne pas surchauffer l’alliage ni de le maintenir trop longtemps à haute température afin d’éviter une contamination par le graphite ou une absorption de gaz pendant la fusion.

Le graphite se désagrégeant rapidement à haute température dans l’air, il est nécessaire de renouveler régulièrement les creusets.

* Creuset en graphite vitrifié :

Cette technique est certainement la meilleure car le graphite vitrifié se désagrège beaucoup moins rapidement et déploie une action protectrice efficace sans risquer une dégradation de l’alliage en fusion.

C’est en utilisant ces creusets pour les alliages à haute teneur en métaux précieux que l’on obtient la meilleure régularité des résultats pour la technique de fonte par induction.

* Creuset en cuivre :

Pour le titane, un creuset en cuivre refroidi par une circulation d’eau peut aussi être utilisé.

La fusion se fait dans un four électrique à arc sous vide.

E - Coulée des alliages :

Seules des forces agissant sur la masse en fusion, lors de la coulée centrifuge ou de la coulée sous pression/dépression, assurent un écoulement complet dans le moule.

1- Coulée par centrifugation :

Dans la technique de coulée par centrifugation, la masse en fusion d’alliage est propulsée dans un moule tournant autour d’un axe, ce qui produit, par la force centrifuge, l’écoulement de la charge jusque dans les parties les plus fines du moule.

La force centrifuge accélère par à-coups la charge par à-coups qui est injectée jusque dans les parties les plus fines du moule.

La force centrifuge est augmentée par une plus grande quantité d’alliage.

C’est pourquoi on utilise toujours pour la coulée par centrifugation une quantité d’alliage relativement plus grande que celle de la pièce à couler.

L’accélération nécessaire est de 200 G pour le titane et de 70 à 80 G pour les autres alliages.

2- Coulée par pression/dépression :

Cette méthode de coulée est d’apparition relativement récente en France.

Elle comporte quelques particularités par rapport à la méthode classique de coulée par centrifugation.

* Préparation de la maquette en cire :

Globalement, les maquettes peuvent être plus fines qu’avec une technique de coulée par centrifugation.

En pratique, un simple trempage du die dans un réchauffeur de cire suffit.

* Mise en revêtement :

Elle peut se faire avec ou sans cylindre métallique.

Il est préférable d’utiliser un revêtement à grain fin, il n’en sera que plus étanche.

Il ne faut pas oublier que, contrairement aux autres méthodes de coulée pour lesquelles il est nécessaire d’évacuer une partie des gaz par la porosité du revêtement, ici, au contraire, ce dernier doit être hermétique afin qu’il n’y ait pas de réintroduction d’air dans le cylindre lors de la mise sous pression.

* Système de fonte :

La fusion se fait avec un système électrique, souvent par effet Joule ou par induction, mais aussi par arc électrique pour la fonte du titane.

La fonte des alliages non précieux peut être protégée par un flux de gaz neutre pour empêcher l’oxydation du métal.

Il n’est pas nécessaire de mettre autant d’alliage que pour une coulée conventionnelle.

Le poids nécessaire à la coulée de la pièce prothétique, de la nourrice et des tiges de coulée est suffisant.

Il est inutile d’avoir une masselotte importante puisque la poussée de l’alliage se fait par pression/ dépression de gaz.

* Déroulement de la coulée :

Lorsque l’alliage a atteint la température de fusion préréglée, le cylindre est positionné sur le creuset.

La cuve est ensuite fermée et mise sous vide.

Quand le vide souhaité est atteint, la cuve est basculée ou l’obturateur est ouvert selon le type de machine.

La masse d’alliage en fusion s’écoule de son propre poids dans le moule, la pression surmonte la tension superficielle et provoque le remplissage complet.

Le remplissage des cylindres par un alliage pénétrant sans brutalité évite tout écrasement et déformation des revêtements par l’absence d’impact.

Après la fin du processus de durcissement, la cuve est automatiquement dépressurisée et le cylindre contenant le moulage terminé est retiré de la cuve.

F - Manipulations après de la fronde :

Le cylindre est retiré de la fronde au moyen de pinces spéciales prévues à cet effet.

Il convient d’attendre que la masselotte ait perdu sa couleur rouge cerise pour plonger le cylindre dans l’eau froide.

Il en résulte une trempe du métal coulé. La pièce coulée est débarrassée du revêtement, puis sablée.

Les tiges de coulée sont sectionnées puis la pièce nettoyée (décapage, ultrasons).

Un éventuel traitement thermique peut précéder les opérations de finition et de polissage.

Le terme de traitements thermiques désigne un ensemble d’opérations effectuées sur des pièces métalliques, qui comprend un chauffage suivi d’un maintien à une température fixe, puis d’un refroidissement plus ou moins rapide jusqu’à température ambiante.

On distingue :

• les traitements thermiques de base, nécessaires pour améliorer l’homogénéisation de la structure et pour chercher l’état d’équilibre ; il s’agit de traitements effectués sur pièces ou sur lingots à l’état brut de coulée ; on cherche alors à favoriser la diffusion des éléments d’alliage pour obtenir une structure homogène ; ces traitements comprennent l’homogénéisation et le recuit ;

• les traitements thermiques orientés vers les applications, pour créer des structures le plus souvent hors d’équilibre et qui permettent d’améliorer la résistance à la déformation, au choc, à l’usure, à l’abrasion ; ces traitements comprennent la trempe, le revenu, le durcissement structural.

Suite

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