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Moulage et refroidissement
Ayez un peu de sympathie pour les fabricants de blocs moteurs et de
culasses. Certes, ces pièces importantes sont grosses et
encombrantes, mais elles sont aussi compliquées. Leur qualité
dépend de passages et d'ouvertures strictement définis qui doivent
résister à de fortes pressions et de hautes températures. Pour
fabriquer des véhicules plus légers et moins énergivores, les parois
entourant ces passages et ces ouvertures doivent être plus fines que
jamais, mais ne pas compromettre la résistance à la traction ou à la
fatigue.
C'est tout un défi pour les fabricants, mais l'évolution des méthodes
de moulage des dernières décennies permet de le relever. Le
processus Cosworth est l'un des plus sophistiqués; c'est un moulage
au sable mis au point vers la fin des années 70 qui utilise une pompe
à pression pour injecter le métal dans le moule. Cette méthode, qui
est rapide et efficace, améliore la précision ultime du moulage et
permet de fabriquer des pièces plus légères et plus solides, ce que
veut tant l'industrie automobile.
Dr Daan Maijer travaille sur d'autres améliorations de ce processus.
Ce professeur en génie des matériaux de l'Université de la
Colombie-Britannique et ses collègues du campus de l'UCB, de
l'Université Ryerson et de l'Université de Waterloo examine la façon
dont le moule se refroidit, une étape clé qui détermine la structure
sous-jacente du métal quand il se solidifie.
Dr Maijer dirige le projet AUTO21 Technologie de
refroidissement avancée pour les composantes du
groupe propulseur.
Phioto: Université de la Colombie-Britannique
«Si vous baissez la température plus vite, il y a moins de
porosité et moins de trous dans votre métal, »
industriels, comme General Motors et le fabricant de groupes
propulseurs Nemak.
explique-t-il. «Et la structure qui compose les grains et les dendrites
est plus petite et plus fine, et donc plus solide.» Cela donne aussi
une meilleure résistance à la fatigue et puisqu'il s'agit d'un bloc
moteur, il peut accomplir de beaucoup plus de cycles sans faillir. »
« Nous travaillons avec ce genre de manufacturiers depuis environ
15 ans, » indique Dr Maijer, et c'est cette collaboration qui lui a
permis de comprendre comment le moulage fonctionne dans ce
genre de contexte industriel à grande échelle. Il ne peut reproduire
que certains aspects de ce contexte dans une installation
universitaire de moulage plus modeste, mais il a déjà pu obtenir des
résultats sur la façon dont le refroidissement rapide affecte les pièces
cunéiformes simples. Afin de mettre au point une modélisation
évolutive, les chercheurs étudient maintenant des moulages plus
complexes qui imiteraient des tranches du bloc moteur.
Malheureusement, ajoute-t-il, il est possible qu'on baisse la
température trop tôt. Dans le cas du bloc moteur, si vous appliquez
le refroidissement— ciblé et à haute densité — avant que le métal
n'ait pu se mettre en place dans tous ces passages et ouvertures
complexes, vous compromettez toute la structure. Selon Dr Maijer, le
temps est le facteur clé; il faut savoir exactement combien de temps
garder le moulage chaud, puis le refroidir immédiatement.
He Il dirige le projet AUTO21 qui étudie la façon d'optimiser
l'application du refroidissement. Ces travaux bénéficient de la
relation que l'UCB a depuis longtemps avec des partenaires
« Si nous pouvons réussir à faire cela, là où nous pouvons
caractériser le refroidissement obtenu, alors nous pouvons le
modéliser, » dit-il en conclusion. « Nous utilisons les données du
moulage des tranches pour nous assurer que nous avons su le
modéliser correctement, puis nous l'appliquons à la situation
industrielle. »
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