FR3108539A1

FR3108539A1 - Procede de solidification dirigee pour alliages metalliques et modele en materiau eliminable pour le procede

Info

Publication number: FR3108539A1
Application number: FR2003107A
Authority: FR
Inventors: Pierre Alvarez; Marc Perrin
Original assignee: Safran SA
Current assignee: Safran SA
Priority date: 2020-03-30
Filing date: 2020-03-30
Publication date: 2021-10-01
Anticipated expiration: 2040-03-30
Also published as: FR3108539B1

Abstract

Arbre de coulée (10) pour procédé de fabrication par fonderie à modèle perdu pour la solidification dirigée d’une pièce en alliage à base d’aluminium, l’arbre de coulée (10) comprenant un modèle de pièce (12), un modèle d’un puits de chaleur (14) et un modèle d’un système de connexion (14) reliant le modèle de pièce (12) au modèle du puits de chaleur (14), le modèle du puits de chaleur (14) comprenant une surface inférieure, une surface supérieure et une surface latérale reliant la surface inférieure à la surface supérieure, la surface supérieure étant reliée au modèle du système de connexion (16) et le modèle de pièce (12), le modèle du puits de chaleur (14) et le modèle du système de connexion (16) étant en matériau éliminable. Procédé de fabrication par fonderie à modèle perdu pour la solidification dirigée d’une pièce en alliage à base d’aluminium comprenant une étape de fabrication d’un moule carapace à partir de l’arbre de coulée 10. Figure pour l’abrégé : Fig. 1

Description

PROCEDE DE SOLIDIFICATION DIRIGEE POUR ALLIAGES METALLIQUES ET MODELE EN MATERIAU ELIMINABLE POUR LE PROCEDE

Le présent exposé concerne le domaine de la fabrication par fonderie à modèle perdu pour la solidification dirigée de pièces métalliques, en particulier d’un alliage à base d’aluminium, par exemple des éléments de turbomachine.

Des procédés de fonderie dits à cire perdue ou à modèle perdu sont particulièrement adaptés pour la production de pièces métalliques de formes complexes. Ainsi, la fonderie à modèle perdu est notamment utilisée pour la production d’aubes de turbomachines.

Dans la fonderie à modèle perdu, la première étape est la réalisation d’un modèle en matériau éliminable à température de fusion comparativement peu élevée, comme par exemple une cire ou une résine, sur laquelle est ensuite surmoulé un moule. Après consolidation du moule, le matériau éliminable est évacué de l’intérieur du moule. Un métal en fusion est ensuite coulé dans ce moule, afin de remplir la cavité formée par le modèle dans le moule après son évacuation. Une fois que le métal est refroidi et complètement solidifié, le moule peut être ouvert ou détruit afin de récupérer une pièce métallique conforme à la forme du modèle en matériau éliminable.

Afin de pouvoir produire plusieurs pièces simultanément, il est possible de réunir plusieurs modèles en matériau éliminable dans une seule grappe, chaque modèle en matériau éliminable étant relié au moins à un bâti, généralement un fût central qui n’est pas en matériau éliminable et une couronne de distribution réalisée en matériau éliminable. La couronne forme, dans le moule, des canaux de coulée pour le métal en fusion aussi appelé système d’alimentation.

On entend par « alliage métallique », dans le présent contexte, tant des métaux purs que des alliages métalliques.

Afin de pouvoir profiter des avantages de ces alliages métalliques pour obtenir des propriétés thermomécaniques avantageuses dans une pièce produite par fonderie, il peut être souhaitable d’assurer une solidification dirigée du métal dans le moule.

On entend par « solidification dirigée », dans le présent contexte, la maîtrise de la germination et de la croissance de cristaux solide, dans une direction donnée, dans le métal en fusion lors de son passage de l’état liquide à l’état solide. Cette structure cristalline est également appelée structure colonnaire.

Les pièces produites par solidification dirigée peuvent atteindre non seulement des tenues mécaniques particulièrement élevées dans tous les axes d’effort, mais aussi une tenue thermique améliorée, puisqu’on peut se passer d’additifs destinés à lier plus fortement entre eux les grains cristallins. Ainsi, ces pièces métalliques ainsi produites peuvent être avantageusement utilisées, par exemple, dans les parties chaudes de turbines.

Dans les procédés de fonderie par solidification dirigée, un métal liquide est coulé dans un moule comprenant un fût central s’étendant, suivant un axe principal, entre un godet de coulée et une base, et une pluralité de cavités de moulage arrangées en grappe autour du fût central, chacune reliée au godet de coulée par un canal d’alimentation. Après la coulée du métal en fusion dans les cavités du moule à travers le godet de coulée, ce métal en fusion est progressivement refroidi, suivant ledit axe principal à partir de la base vers le godet de coulée. Ceci peut être réalisé, par exemple, en extrayant progressivement le moule d’un four ou d’une chambre de chauffage, suivant l’axe principal, vers le bas, tout en refroidissant la base.

Grâce au refroidissement progressif du métal en fusion à partir de la base, la solidification du métal commence à proximité de la base et s’étend à partir de celui-ci suivant une direction parallèle à l’axe principal.

Cependant, ce procédé ne permet généralement pas d’obtenir une pièce en alliage à base d’aluminium présentant une structure cristalline de type colonnaire et ayant des propriétés mécaniques satisfaisantes pour une application dans une turbomachine.

Dans la description qui suit, le terme « vertical » est défini par rapport à la direction de la pesanteur et le terme « horizontal » désigne un plan, une direction perpendiculaire à un plan vertical ou une direction verticale. Les termes « haut », « bas », « dessous », « dessus » sont définis par l’orientation normale d’un moule pour procédés de fonderie par solidification dirigée lors de la coulée de métal dans le moule.

Le présent exposé vise à remédier au moins en partie à ces inconvénients.

A cet effet, le présent exposé concerne un arbre de coulée pour procédé de fabrication par fonderie à modèle perdu pour la solidification dirigée d’une pièce en alliage à base d’aluminium, l’arbre de coulée comprenant un modèle de pièce, un modèle d’un puits de chaleur et un modèle d’un système de connexion reliant le modèle de pièce au modèle du puits de chaleur, le modèle du puits de chaleur comprenant une surface inférieure, une surface supérieure et une surface latérale reliant la surface inférieure à la surface supérieure, la surface supérieure étant reliée au modèle du système de connexion et le modèle de pièce, le modèle du puits de chaleur et le modèle du système de connexion étant en matériau éliminable.

On entend par alliage à base d’aluminium, des alliages dont le pourcentage massique en aluminium est majoritaire. On comprend que l’aluminium est donc l’élément dont le pourcentage massique dans l’alliage est le plus élevé.

L’arbre de coulée est utilisé pour fabriquer un moule carapace dans lequel l’alliage à base d’aluminium est coulé. Le modèle de pièce est destiné à former une partie du moule carapace, elle-même destinée à former une ou des pièce(s) en alliage à base d’aluminium, le modèle du puits de chaleur est destiné à former une partie du moule carapace, elle-même destinée à former un puits de chaleur et le modèle de système de connexion est destiné à former un partie du moule carapace, elle-même destinée à former le système de connexion.

Grâce au modèle du puits de chaleur de l’arbre de coulée, il est possible d’obtenir une solidification dirigée de la pièce en alliage à base d’aluminium, à titre d’exemples non limitatifs des pièces de structure de turbomachines ou des carters, la pièce en alliage à base d’aluminium présentant un espacement dendritique primaire, aussi désigné par DAS, conformément au sigle anglais pour « Dendritic Arm Spacing », inférieur ou égal à 15 µm (micromètre), de préférence inférieur ou égal à 10 µm.

Dans certains modes de réalisation, le modèle de pièce peut être une grappe de modèles en matériau éliminable, chaque modèle en matériau éliminable étant destiné à former une pièce distincte en alliage à base d’aluminium.

Dans certains modes de réalisation, le matériau éliminable peut être de la cire.

Dans certains modes de réalisation, le matériau éliminable peut être une résine, ou un plastique.

Dans certains modes de réalisation, le modèle du puits de chaleur peut présenter une hauteur supérieure ou égale à 2 cm (centimètre), de préférence supérieure ou égale à 5 cm et inférieure ou égale à 50 cm.

Dans certains modes de réalisation, le modèle du puits de chaleur peut comprendre une saillie et/ou une rainure interposée entre la surface inférieure et la surface supérieure.

La saillie est présente en surface du modèle du puits de chaleur et permet de réduire les risques de propagation de fissure lors d’une étape de décochage partiel du moule carapace. On comprend que la saillie étant interposée entre la surface inférieure et la surface supérieure, la saillie sépare, en surface, tout point de la surface supérieure de tout point de la surface inférieure.

La rainure est présente en surface du modèle du puits de chaleur et permet de réduire les risques de propagation de fissure lors d’une étape de décochage partiel du moule carapace. On comprend que la rainure étant interposée entre la surface inférieure et la surface supérieure, la rainure sépare, en surface, tout point de la surface supérieure de tout point de la surface inférieure.

On comprend que le modèle du puits de chaleur peut ne comprendre qu’une saillie ou une rainure.

Dans certains modes de réalisation, la saillie et/ou la rainure peut être sur la surface latérale.

Dans certains modes de réalisation, la saille et/ou la rainure peut présenter une hauteur comprise entre 3 et 15 mm, de préférence égale à 5 mm (millimètre).

Dans certains modes de réalisation, la saille et/ou la rainure peut présenter une profondeur comprise entre 3 et 15 mm, de préférence égale à 5 mm.

Dans certains modes de réalisation, la surface inférieure peut être convexe.

Dans certains modes de réalisation, la surface inférieure peut comprendre une pluralité de faces formant, avec un plan horizontal, un angle supérieur ou égal à 0°, de préférence supérieur ou égale à 1° et inférieur ou égal à 5°.

Dans certains modes de réalisation, les faces sont délimitées par des arêtes qui convergent en un même point.

Dans certains modes de réalisation, la surface inférieure peut comprendre un élément d’amorçage de fissure.

Dans certains modes de réalisation, l’élément d’amorçage de fissure peut être un trou borgne.

Dans certains modes de réalisation, le trou borgne peut présenter un diamètre compris entre 10 et 70 mm, de préférence égal à 50 mm.

Dans certains modes de réalisation, le trou borgne peut présenter une profondeur compris entre 5 et 25 mm, de préférence égale à 15 mm.

Le présent exposé concerne également un procédé de fabrication par fonderie à modèle perdu pour la solidification dirigée d’une pièce en alliage à base d’aluminium, le procédé comprenant :
- une étape de fabrication d’un moule carapace à partir d’un arbre de coulée tel que défini précédemment, le moule carapace comprenant une partie destinée à former la pièce en alliage à base d’aluminium, une partie destinée à former un puits de chaleur et une partie destinée à former un système de connexion reliant la partie destinée à former la pièce en alliage à base d’aluminium à la partie destinée à former le puits de chaleur,
- une étape de coulée de l’alliage à base d’aluminium dans le moule carapace,
- une étape de solidification de l’alliage à base d’aluminium dans un fluide réfrigérant pour solidifier le puits de chaleur, la partie du moule carapace destinée à former la pièce en alliage à base d’aluminium étant maintenue à une température où l’alliage à base d’aluminium est liquide,
- une étape de décochage partiel du moule carapace pour mettre à nu la base du puits de chaleur,
- une étape de solidification dirigée de la pièce en alliage à base d’aluminium par immersion du puits de chaleur dans le fluide réfrigérant.

On comprend que lors de l’étape de solidification dirigée de la pièce en alliage à base d’aluminium par immersion du puits de chaleur dans le fluide réfrigérant, le puits de chaleur en alliage à base d’aluminium est en contact direct avec le fluide réfrigérant.

Dans certains modes de réalisation, dans l’étape de fabrication du moule carapace, l’arbre de coulée peut être obtenu par assemblage du modèle de pièce avec le modèle du système de connexion et le modèle du puits de chaleur.

Dans certains modes de réalisation, l’étape de coulée peut comprendre un étape de préchauffage du moule carapace.

Dans certains modes de réalisation, l’étape de décochage partiel peut être réalisée avec un jet d’eau sous pression.

Dans certains modes de réalisation, la pression du jet d’eau peut être supérieure ou égale à 5 bars et inférieure ou égale à 30 bars.

Dans certains modes de réalisation, l’étape de décochage peut être réalisée par raclage du moule carapace.

Dans certains modes de réalisation, l’étape de décochage peut être réalisée par projection de gaz refroidi.

Dans certains modes de réalisation, le gaz peut être du CO₂sous forme de granules.

Dans certains modes de réalisation, l’étape de décochage peut être réalisée par martelage du moule carapace.

Dans certains modes de réalisation, le fluide réfrigérant peut être de l’huile.

D'autres caractéristiques et avantages de l'objet du présent exposé ressortiront de la description suivante de modes de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux figures annexées.

La figure 1 est une vue schématique d’un arbre de coulée.

La figure 2 est une vue schématique du dessous d’un puits de chaleur.

La figure 3 est une vue schématique en coupe du puits de chaleur de la figure 2 selon le plan de coupe III-III.

La figure 4 est un ordinogramme représentant les étapes d’un procédé de fabrication par fonderie à modèle perdu pour la solidification dirigée d’une pièce en alliage à base d’aluminium.

La figure 5 une vue schématique d’une étape d’assemblage de l’arbre de coulée de la figure 1.

La figure 6 est une vue schématique d’un moule carapace obtenu à partir de l’arbre de coulée de la figure 1.

La figure 7 est une vue schématique d’une étape de préchauffage du moule carapace.

La figure 8 est une vue schématique d’une étape de coulée d’un alliage à base d’aluminium dans le moule carapace.

La figure 9 est une vue schématique d’une étape de solidification du puits de chaleur.

La figure 10 est une vue schématique d’une étape de décochage partiel du moule carapace.

La figure 11 est une vue schématique d’une étape de solidification dirigée d’une pièce en alliage à base d’aluminium.

Sur l’ensemble des figures, les éléments en commun sont repérés par des références numériques identiques.

Description détaillée

La figure 1 représente une vue schématique d’un arbre de coulée 10 pour fonderie à modèle perdu pour la fabrication d’une pièce en alliage à base d’aluminium par solidification dirigée. Cet arbre de coulée 10 comporte un axe principal A de l’arbre de coulée 10. L’arbre de coulée 10 de la figure 1 est en matériau éliminable. L’axe principal A est parallèle à la direction de la pesanteur et est par la suite qualifié de « vertical ». En effet, généralement, lors de la coulée du métal dans le moule carapace obtenu à partir de l’arbre de coulée 10, l’axe principal A est vertical.

L’arbre de coulée 10 est représenté de manière très schématique. L’arbre de coulée 10 peut notamment comprendre un modèle de système d’alimentation en matériau éliminable, par exemple une couronne d’alimentation en matériau éliminable.

L’arbre de coulée 10 de la figure 1 comprend un modèle de pièce 12, un modèle d’un puits de chaleur 14 et un modèle d’un système de connexion 16 reliant le modèle de pièce 12 au modèle du puits de chaleur 14. Le modèle de pièce 12, le modèle du puits de chaleur 14 et le modèle du système de connexion 16 sont en matériau éliminable.

On comprend que le modèle de pièce 12 peut également comporter des éléments qui ne sont pas en matériau éliminable, tels que des inserts et/ou des noyaux par exemple.

Le matériau éliminable peut être par exemple de la cire ou de la résine ou du plastique.

Le modèle de pièce 12 peut être vairé, par exemple il est possible de fabriquer une grappe de plusieurs modèles en matériau éliminable. Ainsi, il est possible de fabriquer simultanément plusieurs pièces en alliage à base d’aluminium avec l’arbre de coulée 10.

L’arbre de coulée 10 va permettre de former un moule carapace 50 (voir figure 6) dans lequel du métal liquide 60 sera ensuite coulé (voir figure 8), les parties solides en matériau éliminable ou dans des autres matériaux de l’arbre de coulée 10 formant des cavités dans le moule carapace 50 après élimination du matériau éliminable.

Comme représenté sur les figures 2 et 3, le modèle du puits de chaleur 14 comprend une surface inférieure 18, une surface supérieure 30 et une surface latérale 20 reliant la surface inférieure 18 à la surface supérieure 30. La surface supérieure 30 est destinée à être reliée au modèle du système de connexion 16.

Dans le mode de réalisation des figures 2 et 3, le modèle du puits de chaleur 14 présente une forme générale de parallélépipède rectangle et la surface latérale 20 comporte quatre faces latérales 20A-20D reliant la surface inférieure 18 à la surface supérieure 20.

Dans le mode de réalisation des figures 2 et 3, à titre d’exemple non-limitatif, la hauteur H14 du modèle du puits de chaleur 14 peut par exemple être égale à 10 cm, mesurée dans la direction de l’axe principal A, c’est-à-dire la direction de la pesanteur.

Dans le mode de réalisation des figures 2 et 3, la surface inférieure 18 est convexe. La surface inférieure 18 comprend une pluralité de faces 22 formant, avec un plan horizontal, un angle α supérieur ou égal à 0°, de préférence supérieur ou égale à 1° et inférieur ou égal à 5°.

Dans le mode de réalisation des figures 2 et 3, les faces 22 sont délimitées par des arêtes 24 qui, dans le mode de réalisation de la figure 2 convergent en un même point, le point imaginaire 26.

Dans le mode de réalisation des figures 2 et 3, la surface inférieure 18 peut comprendre un élément d’amorçage de fissure.

Dans le mode de réalisation des figures 2 et 3, l’élément d’amorçage de fissure est un trou borgne 28.

A titre d’exemple non-limitatif, le trou borgne 28 peut présenter une forme de cylindre droit ayant un diamètre D28 égal à 50 mm et une hauteur H28 égale à 15 mm.

Dans le mode de réalisation des figures 2 et 3, le modèle du puits de chaleur 14 peut également comprendre une saillie 32. Cette saillie 32 est portée par la surface latérale 20 du modèle du puits de chaleur 14. La saillie 32 est parallèle à la surface supérieure 30 et la saillie 32 est interposée entre la surface inférieure 18 et la surface supérieure 30, la saillie 32 sépare, en surface, tout point de la surface supérieure 30 de tout point de la surface inférieure 18.

A titre d’exemple non-limitatif, la saillie 32 peut avoir une section de forme carrée, dans un plan vertical et parallèle à une des faces latérales 20A-20D. La section de la saillie 32 dans ce plan peut par exemple présenter une hauteur H32 égale à 5 mm et une profondeur P32 égale à 5 mm.

Dans le mode de réalisation des figures 2 et 3, le modèle du puits de chaleur 14 peut également comprendre une rainure 34. Cette rainure 34 est portée par la surface latérale 20 du modèle du puits de chaleur 14. La rainure 34 est parallèle à la surface supérieure 30 et la rainure 34 est interposée entre la surface inférieure 18 et la surface supérieure 30, la rainure 34 sépare, en surface, tout point de la surface supérieure 30 de tout point de la surface inférieure 18.

A titre d’exemple non-limitatif, la rainure 34 peut avoir une section de forme carrée, dans un plan vertical et parallèle à une des faces latérales 20A-20D. La section de la rainure 34 dans ce plan peut par exemple présenter une hauteur H34 égale à 5 mm et une profondeur P34 égale à 5 mm.

Dans le mode de réalisation des figures 2 et 3, le modèle du puits de chaleur comprend une saillie 32 et une rainure 34, la rainure 34 étant disposée entre la saillie 32 et la surface inférieure 18.

A titre d’exemple non-limitatif, la rainure 34 peut être espacée de surface inférieure 18 d’une hauteur H égale à 5 mm.

On comprend que le modèle de puits de chaleur 14 peut comporter seulement une saillie 32 ou une rainure 34 ou être dépourvu de saille 32 et de rainure 34.

On comprend également que le modèle de puits de chaleur 14 peut ne pas comporter d’élément d’amorçage de fissure.

On comprend que lorsque le modèle de puits de chaleur 14 comprend un élément d’amorçage de fissure, cet élément peut être différent d’un trou borgne.

On comprend que la surface inférieure 18 convexe, les faces 22 et les arêtes 24 sont facultatives. Il en va de même de l’élément d’amorçage de fissure.

On comprend également que la position de la saille 32 et/ou la rainure 34 sont donnés à titre non-limitatif.

Le procédé 100 de fabrication par fonderie à modèle perdu pour la solidification dirigée d’une pièce en alliage à base d’aluminium est représenté à la figure 4 de manière schématique.

Le procédé 100 comprend une étape de fabrication 102 d’un moule carapace 50 à partir de l’arbre de coulée 10 (figure 6).

Comme représenté sur la figure 5, l’étape de fabrication 102 du moule carapace 50 peut comprendre une étape au cours de laquelle l’arbre de coulée 10 peut être obtenu par assemblage du modèle de pièce 12 avec le modèle du système de connexion 16 et le modèle du puits de chaleur 14.

De manière connue, lorsque l’arbre de coulée 10 est assemblé, le moule carapace 50 est formé autour de l’arbre de coulée 10. Lorsque le moule carapace 50 est solidifié, le matériau éliminable est évacué du moule carapace 50.

Le moule carapace 50 comprend une partie destinée à former la pièce en alliage à base d’aluminium 52, une partie destinée à former un puits de chaleur 54 et une partie destinée à former un système de connexion 56 reliant la partie destinée à former la pièce en alliage à base d’aluminium 52 à la partie destinée à former le puits de chaleur 54.

Comme représenté sur la figure 8, le procédé 100 comprend une étape de coulée 104 de l’alliage à base d’aluminium liquide 60 dans le moule carapace 50.

Comme représenté sur la figure 7, l’étape de coulée 104 peut comprendre un étape de préchauffage du moule carapace 50 avant le remplissage du moule carapace 50 avec l’alliage à base d’aluminium liquide 60, par exemple dans un four 80.

Comme représenté sur la figure 9, le procédé 100 comprend une étape de solidification 106 de l’alliage à base d’aluminium dans un fluide réfrigérant 94 pour former le puits de chaleur 40 (représenté sur la figure 11), la partie du moule carapace destinée à former la pièce en alliage à base d’aluminium 52 étant maintenue à une température où l’alliage à base d’aluminium est liquide.

Par exemple, l’étape de solidification 106 du puits de chaleur peut être réalisée dans un four 90 comportant une partie dite « chaude » 92 permettant de maintenir l’alliage à base d’aluminium sous forme liquide et une partie dite « froide » comprenant le fluide réfrigérant 94.

A titre d’exemple non-limitatif, le fluide réfrigérant 94 peut être de l’huile.

Afin de solidifier le puits de chaleur sans solidifier la pièce métallique, le moule carapace 50 est partiellement immergé dans le fluide réfrigérant 94. En particulier, la partie destinée à former le puits de chaleur 54 est immergée dans le fluide réfrigérant 94 alors que la partie destinée à former la pièce en alliage à base d’aluminium est maintenue dans la partie chaude 92 du four 90.

Comme représenté sur la figure 10, Après l’étape de solidification 106 du puits de chaleur 40, le procédé 100 comprend une étape de décochage partiel 108 du moule carapace 50 pour mettre à nu la base du puits de chaleur 40.

Comme représenté sur la figure 10 et à titre d’exemple non-limitatif, l’étape de décochage partiel 108 peut être réalisée avec un jet d’eau sous pression 96, alternativement, le jet d’eau sous-pression peut être remplacé par un dispositif de sablage cryogénique.

A titre d’exemple non-limitatif, la pression du jet d’eau peut être égale à 200 bars.

Les figures 2 et 3 représentent des vues du puits de chaleur 40 du modèle de puits de chaleur 14.

A titre d’exemple non-limitatif, le jet d’eau sous pression peut être dirigé initialement vers le trou borgne 28 du puits de chaleur 40.

Dans le mode de réalisation des figures 2 et 3, la saillie 32 et la rainure 34 permettent de réduire le risque de propagation de fissure vers les parties du moule carapace 50 comprenant du métal liquide, en particulier la partie destinée à former la pièce en alliage à base d’aluminium 52.

Alternativement, l’étape de décochage partiel 108 du moule carapace 50, en particulier de la partie destinée à former le puits de chaleur 54, peut être réalisée par raclage ou par martelage du moule carapace 50.

Comme représenté sur la figure 11, le procédé 100 comprend une étape de solidification dirigée 110 de la pièce en alliage à base d’aluminium par immersion du puits de chaleur 40 directement dans le fluide réfrigérant 94.

Le contact direct entre le puits de chaleur 40 et le fluide réfrigérant 94 permet d’obtenir une microstructure de l’alliage à base d’aluminium présentant un DAS inférieur ou égal à 15 µm.

Quoique le présent exposé ait été décrit en se référant à un exemple de réalisation spécifique, il est évident que des différentes modifications et changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En outre, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation évoqués peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.

Claims

Arbre de coulée (10) pour procédé de fabrication par fonderie à modèle perdu pour la solidification dirigée d’une pièce en alliage à base d’aluminium, l’arbre de coulée (10) comprenant un modèle de pièce (12), un modèle d’un puits de chaleur (14) et un modèle d’un système de connexion (14) reliant le modèle de pièce (12) au modèle du puits de chaleur (14), le modèle du puits de chaleur (14) comprenant une surface inférieure (18), une surface supérieure (30) et une surface latérale (20) reliant la surface inférieure (18) à la surface supérieure (30), la surface supérieure (30) étant reliée au modèle du système de connexion (16) et le modèle de pièce (12), le modèle du puits de chaleur (14) et le modèle du système de connexion (16) étant en matériau éliminable.
Arbre de coulée (10) selon la revendication 1, dans lequel le modèle du puits de chaleur (14) comprend, une saillie (32) et/ou une rainure (34) interposée entre la surface inférieure (18) et la surface supérieure (30).
Arbre de coulée (10) selon la revendication 2, dans lequel la saillie (32) et/ou la rainure (34) est sur la surface latérale (20).
Arbre de coulée (10) selon la revendication 1, dans lequel la surface inférieure (18) est convexe.
Arbre de coulée (10) selon la revendication 4, dans lequel la surface inférieure (18) comprend une pluralité de faces (22) formant, avec un plan horizontal, un angle (α) supérieur ou égal à 0°, de préférence supérieur ou égale à 1° et inférieur ou égal à 5°.
Arbre de coulée (10) selon la revendication 5, dans lequel les faces (22) sont délimitées par des arêtes (24) qui convergent en un même point (26).
Arbre de coulée (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la surface inférieure (18) comprend un élément d’amorçage de fissure.
Arbre de coulée (10) selon la revendication 7, dans lequel l’élément d’amorçage de fissure est un trou borgne (28).
Procédé (100) de fabrication par fonderie à modèle perdu pour la solidification dirigée d’une pièce en alliage à base d’aluminium, le procédé comprenant :
- une étape de fabrication (102) d’un moule carapace (50) à partir d’un arbre de coulée (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, le moule carapace (50) comprenant une partie destinée à former la pièce en alliage à base d’aluminium (52), une partie destinée à former un puits de chaleur (54) et une partie destinée à former un système de connexion (56) reliant la partie destinée à former la pièce en alliage à base d’aluminium (52) à la partie destinée à former le puits de chaleur (56),
- une étape de coulée (104) de l’alliage à base d’aluminium (60) dans le moule carapace (50),
- une étape de solidification (106) de l’alliage à base d’aluminium dans un fluide réfrigérant (94) pour solidifier le puits de chaleur (40), la partie du moule carapace destinée à former la pièce en alliage à base d’aluminium (52) étant maintenue à une température où l’alliage à base d’aluminium (60) est liquide,
- une étape de décochage partiel (108) du moule carapace (50) pour mettre à nu la base du puits de chaleur (40),
- une étape de solidification dirigée (110) de la pièce en alliage à base d’aluminium par immersion du puits de chaleur (40) dans le fluide réfrigérant (94).
Procédé selon la revendication 9, dans lequel l’étape de décochage partiel (108) est réalisée avec un jet d’eau sous pression (96).