1.
Le Moulage à la Cire Perdue
1‐Procédé
Ce procédé de moulage, s’applique à tous les types de pièces mécaniques, des petites
aux grandes dimensions, de quelques grammes à des pièces allant jusqu’à 25 Kg, de formes
simples à des formes compliquées y compris des formes en contre dépouille, de tolérances
larges (JS 12) à des tolérances plus réduites et des états de surfaces Ra de 2 à 3 µ. Ces
caractéristiques techniques (dimensions, état de surface) sont plus
précises aux autres procédés de fonderie. (Ex: moulage au sable)
Ce procédé s’applique tout particulièrement à la fonderie des
matériaux à haut point de fusion impossible dans des moules
métalliques. Cette fonderie à haut point de fusion nécessite un moule en
matériau réfractaire (céramique).
Avec ce procédé, on moule des pièces en cire que l’on assemble
entre elles, ce qui permet d’obtenir des pièces monoblocs qui ne
seraient pas moulables autrement. (Par exemple des ailettes en cire sont
assemblées pour former une turbine).
2‐Domaine d’application.
La fonderie en cire perdue ou à modèle non permanent
est issue des métiers d’art.(duplication de sculptures en bronze)
Ce procédé est utilisé dans de nombreux domaines
notamment celui des prothésistes dentaires ou articulaires
(couronne, appareil dentaire, genou, hanche, etc.).
3‐Méthode de fabrication.
Ce procédé de fabrication se décompose comme suit:
1- Obtention d’un modèle non permanent ;
2- Assemblage. (Création d’une grappe) ;
3- Fabrication du moule réfractaire (enrobage céramique) ;
4- Évacuation de la cire ;
5- Cuisson du moule réfractaire ;
6- Coulée du métal dans le moule ;
7- Destruction du moule ;
8- Dégrapage des pièces ;
9- Contrôle des pièces.
Étudions chacune de ces phases.
Mise à jour : 18/05/2009

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3‐1 Obtention d’un modèle non permanent.
Le modèle non permanent, en cire ou en résine, est une image de la pièce souhaitée
en métal. Elle doit donc répondre aux exigences demandées par les techniques de fonderie
pour un remplissage et un refroidissement correct de la pièce (ex:
rayons de raccordements importants).
Le modèle représente le volume utilisé par le métal à l'état liquide.
Lors du refroidissement de ce métal, la pièce métallique va se rétracter
et donc perdre du volume. La pièce métallique sera donc "plus petite"
que le modèle cire. C'est pourquoi, le modèle non permanent a toujours
des dimensions supérieures à la pièce à réaliser, en intégrant les retraits
successifs (de la cire, et du matériaux coulée).
3‐1‐1 Méthode de réalisation de modèles non permanents:
Il existe plusieurs méthodes pour réaliser des pièces en cire ou en résine. Selon le nombre ou
la complexité des pièces.
Injection cire
« moule métallique »
Prototypage Rapide
« Impression 3D-cire »
« stéréo lithographie-résine »
Injection cire
« moule en caoutchouc
vulcanisé»
Ce procédé consiste à injecter
de la cire dans un moule. Les
moules ont les mêmes
fonctions que pour l'injection
plastique:
• Point d'injection
• Tiroirs
• Broches
• Ejecteurs
• Système de
refroidissement
Ce Système impose la
réalisation de moules
complexes afin d'injecter des
modèles justement dédiés au
procédé cire perdue (carapace
détruite après la coulée).
Pour faciliter le démoulage, un
spray à base de silicone est
pulvérisé dans le moule.
Lorsque le moule est réalisé, il
est alors possible d'injecter
plusieurs milliers de pièces,
avec un cycle de fabrication de
quelques secondes.
Procédés dits "par ajout de
matière", ils consistent à
réaliser les modèles non
permanents par additions
successives de couches.
Dans le cas de l'imprimante
3D (vidéo ci-dessous), de la
cire est déposée, tandis qu'en
stéréo lithographie, c'est de la
résine qui est polymérisée.
Directement reliées au poste de
C.A.O., les machines réalisent
les pièces sans rupture de la
chaîne numérique. Ces
procédés sont dédiés à des
petites voir moyennes séries de
pièces complexes.
La réalisation d'une pièce est
fonction de son volume et de sa
taille, et peut durer de une à
plusieurs heures.
Ce procédé permet la
duplication de pièces en
réalisant un moule en
caoutchouc vulcanisé. Une
pièce modèle (ex: pièce
réalisée par imprimante 3D) est
emprisonnée dans un volume
de caoutchouc liquide.
Lorsqu'il est polymérisé, le
volume est découpé suivant le
ou les plans de joint de la pièce
afin de l'extraire. Les
empreintes obtenues
permettent alors de couler de la
cire ou de la résine et d'obtenir
une copie de la pièce modèle.
Moins résistants que les
moules aciers, les moules
caoutchouc sont destinés à des
petites séries de 10-20 pièces
mais avec des formes en contre
dépouille possible.
videosinjeccir.WMV videosimprim3d.WMV videossurmoulsil.WMV

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L’injection de la cire dans un moule caoutchouc vulcanisé s’effectue sous pression et à une
température de la cire (50° à 70°C) avec un maintien de 30 s à 2 minutes pour une solidification
complète du modèle.
3‐2 Assemblage des modèles non permanents.
Suite à l'obtention de modèles non permanents, un arbre en cire est réalisé. Cette opération
consiste à coller les pièces en cire sur des barreaux également en cire. Cet assemblage représente le
volume à remplir avec le métal liquide. Il doit donc comporter:
• Un entonnoir (ou godet) de coulé permettant d'avoir une large ouverture pour l'arrivée du
métal liquide
• Un système d'alimentation permettant un remplissage correct des pièces
• Attaques de coulée adaptées à la pièce (attaques dans les parties massives...), pour obtenir un
refroidissement correct de la pièce
La réalisation des pièces et des arbres en cire peut nécessiter un dégraissage de la pièce.
L’assemblage des modèles s’effectue avec un
couteau chauffant, chacune des pièces est ainsi “soudées” à
un arbre central constituant la poche de coulée (entonnoir).
Pour des pièces plus volumineuses des jets de coulées sont
éventuellement rajoutés. Chaque grappe complète formera
un moule.
Création du support de pièce
« entonnoir-canaux »
Collage des pièces Dégraissage
En moule métallique
Le support de pièces permet de
réaliser l'arbre de coulée après
collage des modèles.
Ses caractéristiques sont peu
importantes, d'ou l'utilisation
de cire recyclée.
Sa réalisation est obtenue par
injection (procédé identique à
l'obtention des pièces
modèles). Un entonnoir de
coulée est ensuite soudé à cet
arbre.
Les modèles non permanents sont
fixés sur les arbres en cire par
collage.
Leur position et leur orientation
doivent permettre :
• un enrobage facile de
l'ensemble des pièces
(détails accessibles)
• la bonne évacuation de la
cire (entonnoir vers le bas)
• une alimentation correcte du
métal lors de la coulée.
L'arbre doit parfois être
dégraissé en fonction des
agents de démoulage
utilisés pour l'injection du
modèle et du support de
pièces.
Ce dégraissage permettra
une bonne fixation de la
première couche de
céramique lors de
l'enrobage.
Entonnoir Entonnoir

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videoscreatsup.WMV videoscolpiece.WMV videosdegrais.WMV
3‐3 Fabrication du moule réfractaire (enrobage céramique).
La grappe est soit:
Moule en masse : Plongée dans un enduit réfractaire
(plâtre) et reste complètement immergée jusqu’à solidification
complète du moule.
Moule carapace :Trempée
puis saupoudrée de silice à grains
très fins, ceci à plusieurs reprises
jusqu’à obtention d’une couche
réfractaire suffisante de 7 à 10 mm
d’épaisseur.
Afin de limiter le retrait sur le
matériau du moule des grains très fins de chamotte sont ajoutés. (La
chamotte sont des grains de céramique déjà cuits qui ont déjà subit ce
retrait lors d’une cuisson, mais qui ne pourraient suffire à eux seuls
car il n’y aurait plus de liant.)
Trempage Saupoudrage Séchage
La première opération de
l'enrobage est souvent
manuelle. Elle consiste à
déposer la première couche de
céramique.
L'arbre en cire est plongé dans
un bain que l'on appelle
barbotine, puis est saupoudré
de fines particules de sable
réfractaire. C'est cette première
couche, en contact avec la
pièce cire qui permettra une
bonne réplique des détails et un
bon état de surface.
Le dépôt des autres couches (5
à 7) est lui automatisé.
L'opération est similaire à
l'enrobage manuel, mais les
particules de sable réfractaire
sont ici beaucoup plus grosses.
En effet, seule la première
couche est en contact avec la
pièce cire, et c'est donc elle
seule qui doit enrober
fidèlement la pièce. Les autres
couches doivent apporter de la
rigidité à la carapace afin de
résister à la pression du métal
en fusion lors de la coulée
Suite à l'enrobage, une période
de séchage est nécessaire pour
que la céramique commence à
se solidifier. Cette
solidification sera achevée par
une cuisson avant la coulée.
La première période de
séchage varie de 1 à 3 jours
selon la taille et la forme de la
pièce.
videosenrobman.WMV videosenrobaut.WMV videossechage.WMV
3‐4 Évacuation de la cire.
En fin d’évacuation de la cire, nous obtiendrons donc un moule creux
ayant la forme de l'arbre en cire en négatif.

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Moule en masse : Le moule est toujours placé à l’envers dans le four. C’est pendant la
phase de préchauffage que la cire sera fondue et brûlée.

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Moule carapace : Des précautions sont nécessaires pour éviter un éclatement de la carapace
céramique.
Evacuation de la cire en
autoclave
Etuvage Recyclage de la cire
L’évacuation de la cire consiste
à chauffer la carapace au
dessus du point de fusion de la
cire (température de chauffe
environ 150°C). Liquide, la
cire va s'écouler par l'entonnoir
d'alimentation.
Lors de la fusion de la cire,
celle-ci va se dilater et exercer
une force sur les parois
internes de la carapace qui
risque alors de se fissurer.
L'utilisation d'un autoclave
(enceinte sous pression à
environ 6bars) permet
d'exercer une force opposée à
la dilatation de la cire. Pour
limiter les risques d'éclatement,
des perçages peuvent
également être effectués.
L'autoclave utilise dans son
fonctionnement de la vapeur
d'eau. A leur sortie, les
carapaces sont imprégnées
d'eau qu'il faut alors retirer.
La mise en étuve (environ 3
heures) permet de sécher
complètement la céramique. La
carapace sera alors perméable à
l'air. Cette propriété est
primordiale pour l'évacuation
des vapeurs de cire lors de la
cuisson de la céramique, et
permet de limiter le
pourcentage de cendre à
l'intérieur de la carapace avant
la coulée.
La cire issue des carapaces ne
peut pas être utilisée pour la
réalisation de modèle. En effet
les caractéristiques de retrait et
d'injection de la cire doivent
être parfaitement connus, d'où
l'utilisation de cire neuve ayant
toujours les mêmes propriétés.
En revanche, cette cire peut
être utilisée pour la réalisation
des arbres "porte modèles".
La première opération retire
l'eau mélangée à la cire liquide.
Chauffée à une température
supérieure à 100°C, l'eau est
évacuée de la cire sous forme
de vapeur.
videosdeautocl.WMV videosmisetuve.WMV videosrecyclci.WMV
3‐5 Cuisson du moule réfractaire.
Moule en Masse : Quand la cire a été éliminée du moule. Le
moule est portée à haute température (750° à 1200°C) afin de cuire le
matériau réfractaire, pour les moules massifs durant 12 à 16 h de cuisson
selon la masse du moule.
Moule carapace : Avant l'opération de coulée métallique, il est nécessaire de cuire
la carapace céramique.
Cette opération a trois objectifs :
• Eliminer les résidus de cire de la carapace par combustion ;
• Cuisson de la céramique (durcissement) ;
• Mise de la carapace à une température proche de celle du
métal en fusion à couler, afin d'éviter des chocs thermiques.
Un choc thermique crée de brusques changements de
température et peu provoquer l'éclatement de la carapace durant la coulée.
videoscuisson.WMV

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3‐6 Coulée métallique.
Moule en Masse : Alors que le moule est encore entre
700° et 800°C, il est placé coté ouverture du moule contre le
four de fusion de métal avec un joint d’amiante interposé pour
assurer l’étanchéité. Pour un remplissage du moule correct, le
métal est injecté dans le moule sous basse pression. Pour des
moules de faible volume c’est souvent par effet centrifuge que
le métal est introduit dans le moule, ou avec une machine de
coulée métallique.
Moule Carapace : Diverses méthodes existent pour réaliser cette opération:
• Par renversement (présenté sur la vidéo): le moule est lié au creuset contenant le laitier
(métal fondu), l'ensemble est alors renversé de 180°. Le métal fondu tombe très rapidement
dans la carapace. Ce procédé est très utilisé pour la réalisation de pièces complexes et fines,
où des problèmes liés au refroidissement du métal peuvent intervenir (non remplissage des
empreintes par exemple) ;
• Par versement (ou à la louche): la carapace est fixe. Le creuset contenant le laitier est alors
basculé pour verser le métal dans la carapace vide. Ce procédé est utilisé pour de grands
volumes de matière à couler.
Tous les matériaux peuvent être coulés : des aciers ordinaires, spéciaux et inoxydables, des
alliages réfractaires de nickel, de chrome de cobalt, des alliages de cuivre et d’aluminium ainsi que
les bronzes. Tous ces matériaux doivent être coulée avec précaution.
3‐7 Destruction du moule.
La coulée terminée, le moule est détruit, pour les moules à carapaces cette opération s’appelle
le “Décochage”.
Diverses méthodes peuvent être utilisées :
• Décochage par vibrations :
Le décochage par vibrations (présenté sur la vidéo ci-dessus) est le plus utilisé, du fait de sa grande
rapidité de mise en œuvre. Mais il est surtout dédié aux pièces peu fragiles ;
• Décochage par jet d'eau :
Le décochage par jet d'eau est plutôt dédié au décochage de pièces fragiles
(pièces fines, en aluminium...).
3‐8 Dégrapage des pièces.
Une fois la grappe nettoyée de tous les résidus de moule
réfractaire, par sablage, grenaillage ou micro- billage. Les pièces sont
séparées de la tige centrale pour être contrôlées.

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3‐9 Contrôle.
Le contrôle effectué sur les pièces de moulage est un
contrôle dimensionnel, mais aussi un contrôle sous rayon “X”
afin de vérifier la non présence de crique dans la masse de la
pièce.