Fonte ou acier mécanosoudé : choisir la construction d’un bâti de machine
Ce qui distingue un bâti de machine en fonte d’un bâti mécanosoudé : amortissement, délai, coût d’outillage, souplesse de conception et quantité de bascule.
Tout bâti de machine commence par la même bifurcation : le couler ou le souder. Cette décision fixe le coût d’outillage, le délai de la première unité, le comportement de la machine sous charge et le prix que vous coûtera une modification de conception dans un an.
Ce que recouvre réellement chaque procédé
Fonte grise signifie qu’un modèle est fabriqué, que des moules en sable sont formés autour, que la fonte est coulée et que la pièce vieillit avant usinage. Le modèle représente un vrai investissement et un vrai délai. Une fois qu’il existe, chaque pièce supplémentaire coûte peu.
Un mécanosoudé en acier signifie que des tôles et des profilés creux sont découpés, positionnés sur gabarit, soudés en une structure, détensionnés, puis usinés. Il n’y a pas de modèle. Le coût se compose de la matière et des heures de soudage, et il reste presque constant que vous en construisiez un ou cinquante.
L’amortissement est l’argument honnête en faveur de la fonte
La fonte grise contient du graphite sous forme de lamelles. Ces lamelles interrompent la matrice métallique et dissipent les vibrations sous forme de chaleur, ce qui explique pourquoi le matériau a une capacité d’amortissement bien supérieure à celle de l’acier de construction. Le mécanisme est décrit dans toute présentation classique de la fonte grise : c’est une propriété de la microstructure, pas d’une fonderie en particulier. Sur une rectifieuse, une aléseuse ou un tour de précision, cela se voit directement sur l’état de surface.
L’acier de construction n’en fait pas autant. Un mécanosoudé de même contour résonne là où un bâti en fonte absorbe. Les remèdes habituels sont davantage de nervures, davantage de masse, ou le remplissage des caissons par un noyau en époxy minéral ou en béton. Le mécanosoudé rempli est ici l’option sous-estimée : il récupère l’essentiel du gain en amortissement tout en conservant le délai court de la mécanosoudure.
La rigidité est une question distincte de l’amortissement, et on les confond constamment. Le module d’élasticité de l’acier est environ deux fois celui de la fonte grise, donc une structure en acier est plus rigide à section égale. Une machine peut être parfaitement rigide et pourtant brouter. Déterminez quel problème vous avez réellement avant de choisir un matériau pour le résoudre.
Le délai et la première unité
C’est là que la mécanosoudure gagne, et rarement de peu.
| Fonte | Acier mécanosoudé | |
|---|---|---|
| Outillage | Modèle nécessaire | Gabarits uniquement |
| Première unité | Des mois, modèle plus file d’attente en fonderie | Des semaines |
| Modification de conception | Modèle neuf ou retouché | Couper, ajouter une nervure, ressouder |
| Évolution du coût unitaire | Baisse avec le volume | À peu près constant |
Si la conception de la machine évolue encore, et c’est généralement le cas pour une première réalisation, c’est la dernière ligne qui tranche. Modifier un mécanosoudé, c’est un chalumeau et un après-midi. Modifier une pièce de fonderie, c’est une discussion avec le modeleur et une nouvelle place dans la file d’attente de la fonderie.
Où les coûts se croisent
La mécanosoudure n’a pas de coût d’outillage mais une main-d’œuvre élevée à l’unité. La fonderie a un coût d’outillage élevé mais un coût unitaire faible dès que la série est assez longue. Tracez les deux en fonction du volume annuel et ils se croisent quelque part.
Pour une pièce unique ou un prototype, le mécanosoudé l’emporte sans discussion. Pour un modèle de machine que vous construirez régulièrement pendant des années, la fonte l’emporte généralement, et l’amortissement vient en prime. Dans la zone intermédiaire, où se situent en réalité la plupart des constructeurs de machines, cela dépend vraiment de la pièce, et le seul moyen de le savoir est de faire chiffrer les deux.
Ce qu’il ne faut pas faire, c’est comparer un devis de fonderie et un devis de mécanosoudure portant sur deux conceptions différentes et en tirer une conclusion sur les procédés. Cette comparaison ne vous apprend rien.
Une démarche pratique
- Déterminez si vous avez un problème de rigidité ou un problème d’amortissement. Ils n’appellent pas la même réponse.
- Construisez la première machine en mécanosoudé, sauf si un modèle existe déjà. Vous modifierez la conception.
- Figez la conception une fois que la première ou les deux premières machines tournent.
- Dès que le volume annuel est réel, faites chiffrer la conception figée dans les deux versions et laissez les chiffres décider.
La plupart des constructeurs se mettent en difficulté en s’engageant sur un modèle avant l’étape trois.
Ce qu’il faut mettre dans la demande de devis
Quelle que soit la voie choisie, une demande chiffrable indique les mêmes éléments : l’encombrement et le poids fini, les faces fonctionnelles et la tolérance de chacune, le système de références par rapport auquel ces tolérances sont mesurées, la méthode de détensionnement exigée et la quantité annuelle réelle. Omettez l’un de ces points et vous obtiendrez des devis impossibles à comparer entre eux.
Si vous voulez faire chiffrer les deux voies pour la même pièce, envoyez le plan en le précisant. À lire aussi : détensionnement et planéité d’un bâti mécanosoudé.
Questions fréquentes
La fonte amortit-elle toujours mieux que l’acier mécanosoudé ?
À géométrie égale, oui. La fonte grise amortit bien mieux que l’acier de construction, car les lamelles de graphite de sa microstructure absorbent l’énergie vibratoire. Mais la géométrie n’est pas figée : un mécanosoudé bien nervuré, ou dont les sections sont remplies, peut faire mieux qu’une pièce de fonderie mal conçue. La comparaison n’a de sens que si les deux conceptions sont correctement étudiées.
À partir de quelle quantité la fonte devient-elle moins chère que la mécanosoudure ?
Il n’existe pas de chiffre universel, car cela dépend du coût du modèle, du poids de la pièce coulée et des coûts de main-d’œuvre locaux. C’est la forme de la réponse qui compte : le coût d’un mécanosoudé est à peu près constant à l’unité, celui d’une pièce de fonderie baisse à mesure que le modèle s’amortit. Faites chiffrer les deux pour votre pièce réelle à votre volume annuel réel et trouvez où les courbes se croisent.
Puis-je convertir directement une conception en fonte en mécanosoudé ?
Pas directement. Une pièce de fonderie est conçue avec des sections épaisses et des congés généreux, parce que c’est ce qui se coule bien ; un mécanosoudé tire sa rigidité de tôles plus minces assemblées en caissons et en nervures. Recopier la géométrie de la fonte en acier donne une pièce lourde et chère qui n’est pas plus rigide. La structure doit être reconçue en fonction du procédé.
Un bâti à faire chiffrer ? Envoyez le plan et nous le transmettons à trois ateliers au maximum au Vietnam. Gratuit pour les acheteurs, réponse sous 24 heures ouvrées.