En fonderie sous pression, le moule reçoit à chaque cycle du métal à plusieurs centaines de degrés puis, quelques secondes plus tard, une pulvérisation de poteyage qui le refroidit brutalement. Ce va-et-vient thermique détermine la qualité de la pièce et la durée de vie du moule. Un thermorégulateur pour la fonderie sous pression n’est pas là pour chauffer « un peu » : il est là pour que le moule travaille toujours dans la même plage de température, dès la première injection. Ce guide explique pourquoi on utilise l’huile, quelles températures sont habituelles et comment éviter les erreurs qui raccourcissent le plus la vie d’un moule.
Températures de travail par alliage
Valeurs habituelles du secteur. Chaque pièce a son réglage : épaisseurs, parcours du métal et exigences de finition font varier la consigne.
| Alliage | Température du métal | Température de moule habituelle |
|---|---|---|
| Aluminium | 640–700 °C | 180–280 °C |
| Magnésium | 640–690 °C | 200–260 °C |
| Zamak | 400–430 °C | 150–200 °C |
Avec un moule en dessous de sa plage, on obtient des reprises de coulée, des marques d’écoulement, des retassures et des pièces mal remplies. Au-dessus, le métal a tendance à coller à l’acier (soudure), le cycle s’allonge et l’éjection se complique.
Pourquoi l’huile et pas l’eau
L’eau transfère mieux la chaleur, mais à pression atmosphérique elle bout à 100 °C. Pour la garder liquide à 200 °C, il faut plus de 15 bar, et à 250 °C environ 40 bar. Ce n’est pas raisonnable dans un circuit avec des flexibles et des raccords rapides à côté d’une machine de fonderie. L’huile thermique travaille jusqu’à 300 °C à basse pression ; c’est pourquoi elle est le fluide habituel pour l’aluminium et le magnésium. Nous l’expliquons en détail dans thermorégulateurs à huile jusqu’à 300 °C.
En zamak, avec des consignes plus basses, certaines installations utilisent de l’eau pressurisée lorsque la température de moule ne dépasse pas 160–180 °C environ. Si vous hésitez entre les deux fluides, consultez thermorégulateur à eau ou à huile.
Choc thermique et fatigue thermique
À chaque injection, la surface de l’empreinte monte de plusieurs centaines de degrés en quelques millisecondes puis redescend avec le poteyage. Ces dilatations et contractions répétées créent des contraintes dans la couche superficielle de l’acier. Au bout de milliers de cycles apparaît un réseau de fines fissures, la fatigue thermique (faïençage), l’une des principales causes de fin de vie d’un moule de fonderie.
L’amplitude de ce cycle compte. Plus le corps du moule est froid, plus l’écart entre la surface chaude et le cœur est grand, et plus les fissures apparaissent vite. Un moule maintenu à température stable avec de l’huile souffre moins qu’un moule qui travaille froid et n’est chauffé que par le métal.
Préchauffage : ne chauffez pas avec le métal
Chauffer le moule avec les premières injections est la pratique la plus coûteuse : pièces rebutées, métal fondu gaspillé et choc thermique maximal sur un acier froid. La bonne méthode consiste à amener le moule à sa température de travail avec le thermorégulateur avant la première injection.
- Chauffez de manière progressive et uniforme. Un grand moule peut demander une ou plusieurs heures pour être à température dans toute son épaisseur.
- Ne démarrez pas avec le moule à température ambiante si vous pouvez l’éviter : un acier de moule froid est plus fragile face au choc thermique.
- Si vous changez souvent de moule, une station de préchauffage hors machine réduit les temps morts. Nous en parlons dans préchauffage des moules.
Circuits : chaque zone à sa température
Un moule de fonderie n’a pas une température unique. La zone de l’attaque et les parties massives reçoivent beaucoup de chaleur ; les zones éloignées et les parois fines ont tendance à refroidir. C’est pourquoi on procède habituellement ainsi :
- Séparer la partie fixe et la partie mobile, chacune avec son circuit ou son thermorégulateur.
- Utiliser plusieurs circuits ou plusieurs appareils sur les grands moules, pour régler des zones à des consignes différentes.
- Combiner l’huile avec un refroidissement ponctuel (par exemple à l’eau dans les noyaux ou les points chauds) là où il faut évacuer beaucoup de chaleur dans un petit volume.
En production, le thermorégulateur qui a chauffé le moule se met à évacuer de la chaleur. C’est pourquoi la puissance de refroidissement de l’appareil est aussi importante que sa puissance de chauffe.
Débit : l’huile en demande davantage
L’huile thermique a une chaleur spécifique d’environ 2,2–2,6 kJ/kg·K à température de travail, contre 4,18 pour l’eau, et une densité d’environ 800 kg/m³. Pour évacuer la même chaleur, il lui faut plus de débit.
Exemple : un circuit qui doit évacuer 12 kW avec un écart de 5 °C entre entrée et sortie.
- Avec de l’huile (cp ≈ 2,4) : 12 / (2,4 × 5) = 1,0 kg/s, environ 75 l/min.
- Avec de l’eau : 12 / (4,18 × 5) = 0,57 kg/s, environ 34 l/min.
Plus du double de débit pour le même travail. De plus, à froid, la viscosité de l’huile est bien plus élevée qu’à chaud : le démarrage est donc le moment critique pour les pompes, flexibles et raccords. Dimensionnez la pompe selon la perte de charge réelle du moule et n’étranglez pas les circuits pour les « équilibrer » : un circuit bien conçu vaut mieux qu’une vanne à moitié fermée.
Erreurs typiques
- Démarrer à froid et chauffer le moule avec des injections rebutées.
- Choisir le thermorégulateur uniquement sur sa puissance de chauffe en oubliant sa puissance de refroidissement.
- Utiliser des flexibles et raccords non adaptés à l’huile à 250–300 °C : une fuite à côté de métal en fusion est un risque d’incendie.
- Ne pas analyser ni changer l’huile : à haute température, elle s’oxyde et se dégrade, et perd sa capacité de transfert.
- Un seul circuit pour tout le moule alors que les zones ont des besoins très différents.
Questions fréquentes
À quelle température thermorégule-t-on un moule d’aluminium ?
Généralement entre 180 et 280 °C, selon la pièce. De nombreux process travaillent entre 200 et 250 °C.
Peut-on utiliser de l’eau en fonderie sous pression ?
En zamak et dans certaines zones, oui, avec de l’eau pressurisée jusqu’à environ 160–180 °C. Pour l’aluminium et le magnésium, l’huile est la norme.
Combien de temps faut-il préchauffer le moule ?
Jusqu’à sa température de travail dans toute son épaisseur, pas seulement en surface. Selon la taille du moule, cela peut prendre d’une à plusieurs heures.
À quelle fréquence faut-il changer l’huile thermique ?
Cela dépend de la température et des heures d’utilisation. Il est recommandé de l’analyser périodiquement et de la changer lorsque l’analyse l’indique.
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