Fusion (métallurgie)
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La fusion des métaux est la pratique ancestrale qui consiste à faire passer un métal de l’état solide à l’état liquide.
Histoire
Les sept métaux connus dans l'antiquité sont l'or (utilisé depuis -6000), le cuivre (-4200), l'argent (-4000), le plomb (-3500), l'étain (-1750), le fer (-1500) et le mercure (-750).
Ces métaux sont connus des civilisations antiques : les Mésopotamiens, les Égyptiens, les Grecs et les Romains.
Nous avons tous en mémoire nos cours d’histoire qui relataient l’âge du bronze qui est une période de la préhistoire. Ce bronze, qui est un alliage de cuivre-étain, ne peut être obtenu que par fusion et qui ramène, à bien des siècles en arrière, l’histoire de la fonderie et de la technique de fusion.
Points de fusion
- Fer : 1 535 °C ;
- acier : 1 430 à 1 500 °C ;
- fonte grise : 1 230 °C
- bronze : 1 050 °C ;
- aluminium : 660 °C ;
- zamac : 400 °C.
Physique
Préparation des charges
La préparation des charges est le secteur où arrive la matière première (minerai, lingots de matière, déchets métalliques récupérés, etc..).
Pour obtenir une matière coulée qui correspond aux exigences techniques de la pièce terminée, la préparation des charges a un rôle essentiel dans la fonderie. dans les grandes fonderies le chargement se fait par des moyens, pilotés par informatique.
- Prévoir l’approvisionnement en matières premières,
- Connaître exactement la nature du minerai présent,
- Faire les bons dosages,
- Connaître des résultats des essais sur les éprouvettes, transmis par le laboratoire, pour réajuster les dosages si besoin.
- Approvisionner les points de fusions (cubilots, fours),
Fusion
en cubilot
Le cubilot est un four vertical dans lequel les matériaux à fondre sont en contact direct avec le combustible ( coke ). Ce contact à haute température entraîne une carburation importante ( à des niveaux de 2 à 3% de carbone) et, pour cela, réserve le cubilot à la production de fonte. Les cubilots ne sont présents que dans les grandes installations où le besoin en métal coulée est important et continu. Un cubilots reste en température 7jours sur 7, de par sa complexité de mise en température ; il n’est arrêté que pour sa réfection par le fumiste.
fours (électrique, arc, gaz)
- Le four à arc électrique pour la fusion de ferrailles pour leur recyclage. C'est l'appareil alimentant les aciéries dites électriques.
- Four électrique de fusion de la fonte, pour suppléer les cubilots, ou pour les fonderie de moyenne importance.
Maintien de fusion
Les fours électriques à poche ou four de maintien, de moindre puissance servent également à réchauffer et à maintenir le métal liquide à bonne température. Le four de maintien se situe directement sous le cubilot, où il reçoit le métal en fusion qui est, ensuite, additionné de substances nécessaires qui lui conférera les caractéristiques mécaniques voulues.
Alimentation en métal
Par poche, louche (manuelle, semi-manuelle ou manuelle). Dans les grandes fonderies, les poches, remplies à partir des fours de maintien, sont acheminées le plus souvent, vers le lieu de coulée par un monorail aérien.
- Pour les pièces importantes, la coulée se fait directement dans le moule, soit par une manœuvre manuelle soir par un automatisme (cas le plus rare, vu le nombre de paramètres à considérer pour obtenir ne bonne coulée).
- Pour les pièces plus petites, l’opérateur prélève une quantité de métal avec une louche enduite de poteyage. Principalement utilisée pour la coulée de l’aluminium.
Recyclage
Les industries de la fonderie (ferreux et non ferreux) permettent de recycler un grand nombre de matières premières issues d'autres industries ou d'autres filières technologiques. La fonderie peut ainsi utiliser des vieilles ferrailles, des copeaux d'usinage (en vrac ou compactés), des déchets de tôlerie, des matières broyées (de plus ou moins grosse taille) et même des pièces entières de taille moyenne. En ce sens, on peut dire que la fonderie participe à l'éco-système industriel et à la valorisation des matériaux, dont on évite ainsi le stockage en décharge, coûteux et polluant. Le C.T.I.F. travaille sur cette problématique de recyclage. Ainsi, récemment, cet organisme a développé le recyclage des PUNR (pneus usagés non réutilisables) au cubilot. Les pneus fournissent le fer de leur carcasse métallique ainsi que le noir de carbone contenu dans la gomme, qui peut remplacer le coke de fonderie. Les alliages d'aluminium peuvent aussi être refondus presque indéfiniment. Dans le futur proche, les véhicules automobiles en fin de vie seront déconstruits pièce par pièce. Ces pièces seront triées et les parties métalliques retourneront dans la filière fonderie. La déconstruction démarre à peine. À l'heure actuelle, le broyage permet déjà de récupérer un fort pourcentage de matières, cependant non parfaitement triées.
