Conception du moule
Un nouveau modèle expérimental a été conçu afin de s’approcher des conditions de fabrication des objets, pour en particulier opérer avec des vitesses de solidification plus lentes que celles imposées par un moule métallique. Le choix de procéder par fonte à la cire perdue s’est donc assez naturellement imposé. Le cahier des charges a été fixé comme suit :
- Concevoir un modèle en cire simple et facilement reproductible, de manière à ne pas introduire un facteur de variabilité supplémentaire,
- Tester la coulabilité lorsque l’épaisseur de la paroi métallique devient très fine,
- Utiliser un matériau de moulage dont les propriétés thermiques sont proches des terres argileuses utilisées pour les objets des périodes anciennes,
- Garder la possibilité de faire varier la température de coulée
- Offrir la possibilité de préchauffer le moule à haute température.
Le nouveau moule a été conçu sur la base de discussions tenues avec P. Piccardo (université de Gênes) et J. Dubos (ancien directeur de la fonderie de Coubertin), en tenant compte à la fois du cahier des charges énoncé ci-dessus et de l’expérience que nous avions précédemment acquise dans ce domaine. Nous avons ainsi décidé de conserver l’idée d’un puits d’alimentation central, mais nous avons en revanche choisi de remplacer les spirales par des tiges, réparties en étoile autour du puits. Il en résulte un nouveau modèle dit « en araignée », où le but est de couler des tiges horizontales dont le diamètre varie de 1 à 6 mm, de façon à simuler le domaine de variation des épaisseurs de paroi des statues antiques. La coulabilité est déterminée pour chaque diamètre en mesurant la longueur de tige obtenue, les tiges étant disposées en paires opposées pour estimer la répétabilité des mesures. Afin de mieux appréhender les phénomènes relatifs aux faibles épaisseurs, nous avons favorisé les plus petits diamètres (coulée de deux paires de tiges pour les diamètres de 1 et 2 mm, une paire seulement pour les diamètres 3, 4 et 6 mm, soit 14 tiges au total). La longueur des tiges a été fixée à 125 mm, de façon à rester dans des dimensions de moule raisonnables (facilité de manipulation, optimisation des coûts du réfractaire). Enfin, chaque tige est surmontée d’un évent de façon à ce que l’air puisse facilement être chassé par le métal lorsqu’il entre dans le moule.
Figure 1 : modèle 3D du test de coulabilité "en araignée", vue en perspective. Le volume global du modèle est de 134 cm3, qui se répartissent comme suit : tiges 14 cm3, système d’alimentation 80 cm3, évents 40 cm3, soit 1200 g à couler si le moule est totalement rempli par un métal de masse volumique 9g.cm-3.
Figure 2 : modèle 3D du test de coulabilité "en araignée", vue de face et vue de dessous, échelle ½.