Casting ou cire perdue

Histoire

Il est certainement utilisé depuis au moins 4500 ans. Il existe de magnifiques exemples de pièces moulées à la cire perdue réalisées par des cultures aussi variées que les nomades sibériens du Kazakhstan, les Sumériens d’Ur au Moyen-Orient, les Égyptiens, les Grecs et les Chinois. À une date ultérieure, à partir d’environ 400 apr. J.-C., le processus a été développé de manière indépendante dans les Amériques par les Indiens précolombiens d’Amérique du Sud et les civilisations aztèque et maya d’Amérique centrale. L’un
des plus célèbres représentant de l’art était le célèbre orfèvre italien Benvenuto Cellini (XVIe siècle), qui a apporté plusieurs améliorations à la technique et a laissé des écrits sur ses méthodes (The treatises of Benvenuto Cellini on goldsmithing and sculpture ou en français). Ensuite, le processus est largement tombé en désuétude pendant environ 400 ans, bien qu’une exception fût son utilisation par Carl Fabergé, qui fabriquait des bijoux exquis pour la cour russe au tournant des XIXe et XXe siècles.

Étonnamment, c’est principalement la profession dentaire qui est responsable de la résurgence du processus, car il a été découvert vers 1910 comme méthode idéale pour la fabrication de dents en or, de couronnes et de prothèses dentaires. Dans les années 1930, il a été adopté par les bijoutier·ères qui ont reconnu que c’était un processus idéal pour la fabrication de petites pièces moulées ayant une bonne reproductibilité de surface et un contrôle dimensionnel raisonnablement bon, de sorte qu’aujourd’hui, c’est le processus de production le plus important pour la fabrication de bijoux.

Procédé

Le terme «cire perdue» vient du fait que le modèle utilisé pour la coulée est fabriqué en cire, et ce modèle sera détruit ou «perdu» pendant le processus. Autrefois, le modèle en cire était enveloppé dans de l’argile qui séchait ensuite. En chauffant, la cire fondait et s’écoulait de l’argile, laissant un moule en argile avec une cavité dans laquelle le métal en fusion était versé. Dans le processus moderne, l’argile est remplacée par des types spéciaux de plâtre.

Étapes

• Réalisation du modèle en cire : Ce modèle en cire est une réplique précise de la pièce finale désirée.
• Assemblage de l’arbre en cire : Plusieurs modèles en cire sont attachés à une tige centrale en cire pour former un «arbre» en cire. Cela permet de couler plusieurs pièces en une seule fois, économisant du temps et de la matière.
• Plâtrage du moule: L’arbre en cire est ensuite enveloppé dans un matériau réfractaire, généralement du plâtre, pour former le moule. Ce matériau solide résistera à la chaleur du métal fondu.
• Élimination de la cire: Une fois que le moule est sec, il est chauffé dans un four, ce qui fait fondre la cire à l’intérieur, laissant une cavité exactement de la forme de la pièce à couler.
• Coulée du métal: Avec la cire éliminée, le moule est prêt à être utilisé pour la coulée. Du métal fondu est versé dans la cavité laissée par la cire.
• Refroidissement et retrait du moule: Une fois que le métal a refroidi et solidifié, le moule est cassé, révélant la pièce métallique finale. Les pièces sont séparées de leur tige de coulée à la pince.
• Finition: La pièce coulée est ensuite nettoyée et reprise pour éliminer les imperfections et obtenir la texture et la brillance souhaitées.

Modèle
Par modèle, on entend en principe le modèle à couler, en relief ou en volume, le positif. Le modèle peut se présenter sous différentes formes : objet modelé en argile ou en cire, en plâtre, en plastique, en métal ou en bois. On distingue deux types de modèles : les modèles perdus sont tous ceux qui sont détruits lors du processus de coulée comme les modèles en cire.
Les modèles permanents sont des modèles réutilisables, conçus pour des coulées en série. Un moule en silicone ou en caoutchouc est réalisé puis de la cire est injectée dans le moule afin d’obtenir un modèle utilisable avec le processus de cire perdue.

Réalisation d’un moule pour reproduire un modèle
Les modèles originaux qui résistent à la chaleur peuvent être moulés dans le caoutchouc. Ce procédé s’appelle la vulcanisation. Le modèle est alors chauffé à 150°. Les modèles originaux qui ne supportent pas la chaleur (cires, pièces naturelles, matières plastiques, etc.) sont en revanche moulés dans du silicone. Contrairement à la vulcanisation, ce procédé est froid et permet de mouler des originaux non résistants à la chaleur.

Retrait des moules
Le retrait ne peut pas être généralisé, car il varie selon le modèle et l’alliage. Toutefois, on peut dire en gros que le retrait du silicone est de 2% maximum et celui du caoutchouc de 4% maximum.

Coulabilité des modèles en cire
Épaisseurs de matériaux ou interstices d’au moins 0,4mm.
Les creux et les espaces ne doivent pas être plus grands que la hauteur. Pour un trou de 1 millimètre de diamètre, sa profondeur ne doit pas dépasser ce millimètre.

Types de coulée
Coulée à la main: Dans cette méthode traditionnelle, le métal fondu est versé manuellement dans la cavité du moule à l’aide d’un creuset.

Coulée par gravité: Le métal fondu est versé dans le moule en plâtre à partir d’une certaine hauteur, exploitant la force de gravité pour remplir la cavité du moule.

Coulée sous pression: Dans ce processus, le moule est placé sous pression pendant la coulée pour forcer le métal fondu dans la cavité du moule à une vitesse contrôlée. Cela permet d’obtenir des pièces avec une densité et une structure plus uniformes.

Coulée sous vide: Cette méthode implique l’utilisation d’un vide pour aspirer l’air du moule avant et pendant la coulée du métal fondu. Cela aide à éliminer les bulles d’air et à améliorer la qualité des pièces coulées.

Coulée centrifuge: Dans ce processus, le moule est fixé à un bras rotatif et le métal fondu est versé dans le moule pendant qu’il tourne à grande vitesse. La force centrifuge assure une distribution uniforme du métal fondu dans le moule, produisant ainsi des pièces avec une densité et une structure uniformes

Finitions
Le retrait dû au casting peut-être estimé entre 2% et 5%. La reprise du casting diminue l’épaisseur du métal, penser à la prendre en compte. Pour une bague avec une taille spécifique, réaliser la bague aux bonnes dimensions en cire, le retrait va diminuer la taille mais la reprise va l’agrandir, les deux s’annulent.

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