Caractérisation des mélanges développés pour le moulage basse pression des poudres métalliques (LPIM)

Résumé

Le moulage par injection basse pression des poudres métalliques est une technique de fabrication qui permet de fabriquer des pièces possédant la complexité des pièces coulées mais avec les propriétés mécaniques des pièces corroyées. Cependant, l’optimisation des étapes de déliantage et de frittage a été jusqu’à maintenant effectuée à l’aide de mélange pour lesquels la moulabilité optimale n’a pas encore été démontrée. Ainsi, la compréhension des propriétés rhéologiques et de la ségrégation des mélanges est très limitée et cela présente le point faible du processus de LPIM. L’objectif de ce projet de recherche était de caractériser l’influence des liants sur le comportement rhéologique des mélanges en mesurant la viscosité et la ségrégation des mélanges faible viscosité utilisés dans le procédé LPIM. Afin d’atteindre cet objectif, des essais rhéologiques et thermogravimétriques ont été conduits sur 12 mélanges. Ces mélanges ont été préparés à base de poudre d’Inconel 718 de forme sphérique (chargement solide constant à 60%) et de cires, d’agents surfactants ou épaississants. Les essais rhéologiques ont été utilisés entre autre pour calculer l’indice d’injectabilité αSTV des mélanges, tandis que les essais thermogravimétriques ont permis d’évaluer précisément la ségrégation des poudres dans les mélanges. Il a été démontré que les trois (3) mélanges contenant de la cire de paraffine et de l’acide stéarique présentent des indices αSTV plus élevés qui sont avantageux pour le moulage par injection des poudres métalliques (MIM), mais ségrégent beaucoup trop pour que la pièce fabriquée produise de bonnes caractéristiques mécaniques. À l’opposé, le mélange contenant de la cire de paraffine et de l’éthylène-vinyle acétate ainsi que le mélange contenant seulement de la cire de carnauba ségrégent peu voire pas du tout, mais possèdent de très faibles indices αSTV : ils sont donc difficilement injectables. Le meilleur compromis semble donc être les mélanges contenant de la cire (de paraffine, d’abeille et de carnauba) et de faible teneur en acide stéarique et en éthylène-vinyle acétate. Par ailleurs, les lois physiques préexistantes ont permis de confirmer les résultats des essais rhéologiques et thermogravimétriques, mais aussi de mettre en évidence l'influence de la ségrégation sur les propriétés rhéologiques des mélanges. Ces essais ont aussi montré l’effet de constituants de liant et du temps passé à l'état fondu sur l'intensité de la ségrégation dans les mélanges. Les mélanges contenants de l’acide stéarique ségrégent rapidement. La caractérisation des mélanges développés pour le moulage basse pression des poudres métalliques doit être obtenue à l'aide d’une méthode de courte durée pour éviter la ségrégation et de mesurer précisément l'aptitude à l'écoulement de ces mélanges.

Date	15 déc. 2016
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Vincent Demers (Directeur(-trice)) & Nicole R. Demarquette (Codirecteur(-trice))