enrober

Investir signifie enrober un modèle en cire d'une carapace en céramique qui retiendra le métal en fusion pendant la coulée. Le modèle en cire, fabriqué à partir d'une matrice maîtresse ou sculpté à la main, est trempé à plusieurs reprises dans une barbotine de matériau réfractaire finement divisé (généralement de la silice colloïdale mélangée à du stuc, un sable de silice grossier) et laissé sécher entre les couches. Chaque couche adhère à la précédente, construisant une carapace suffisamment épaisse pour résister au choc thermique et à la pression de la coulée sans se fissurer ni s'éroder.

Les matériaux d'investissement varient selon la fonderie et la géométrie de la pièce. La coulée de bronze d'art utilise généralement un mélange de farine de silice et de plâtre dans les couches initiales pour capturer les détails de surface, puis passe à des sables plus grossiers pour la résistance dans les couches extérieures. Les moulages de précision industriels peuvent utiliser des réfractaires à base d'alumine ou de zircon dans les couches finales pour résister à la pénétration du fer. L'épaisseur de la carapace varie de 3,2 mm (1/8 pouce) à 12,7 mm (1/2 pouce) selon la taille de la pièce et le type de métal ; les carapaces plus épaisses conviennent aux grandes pièces en acier, les plus minces conviennent aux petits bijoux ou aux travaux dentaires.

Une fois que la carapace a atteint son épaisseur maximale et a durci pendant plusieurs heures ou toute une nuit, l'ensemble est placé dans un four. La chaleur monte progressivement jusqu'à 650 degrés Celsius (1200 degrés Fahrenheit) ou plus, faisant fondre et brûler le modèle en cire, laissant derrière elle une cavité céramique creuse. C'est la phase critique : la cire doit s'échapper lentement et complètement, sinon les résidus altéreront la coulée. Des programmes de cuisson appropriés, avec des temps de maintien à des températures intermédiaires, évitent les fissures dans la carapace elle-même.

Le terme investir vient du latin investire, qui signifie vêtir ou habiller. Le modèle en cire est littéralement habillé de céramique. La coulée à cire perdue, le processus qui dépend de l'investissement, est ancienne, mais la coulée de précision industrielle moderne a été développée au début des années 1900 et n'est devenue dominante pour les pièces métalliques de précision qu'après la Seconde Guerre mondiale, lorsque l'aérospatiale a exigé des tolérances serrées et des géométries complexes que le moulage au sable ne pouvait pas fournir de manière fiable.

Les échecs d'investissement sont coûteux. Les carapaces qui se fissurent pendant la cuisson laissent échapper du métal latéralement dans la cavité, créant des bavures et des rebuts. L'élimination incomplète de la cire laisse des dépôts de carbone qui affaiblissent le métal ou provoquent une porosité gazeuse. Une barbotine trop épaisse ou appliquée trop rapidement crée des liaisons faibles entre les couches. L'expérience de la chimie des lots, de l'humidité de séchage et des profils de température du four détermine si une fonderie d'investissement maintient les tolérances ou retravaille les pièces à plusieurs reprises.