Le procédé de moulage à la cire perdue est largement utilisé car il permet un moulage asymétrique avec des détails très fins pouvant être fabriqué à relativement peu de frais. Le processus consiste à produire une pièce moulée en métal à l'aide d'un moule réfractaire fabriqué à partir d'une réplique en cire. Les étapes impliquées dans le processus de coulée à la cire perdue sont :
1- Créer un motif en cire
2- Repoussez le motif en cire
3- Investir le patron en cire
4- Éliminez le motif en cire en le brûlant (à l'intérieur du four ou dans l'eau chaude). Cela créera un moule.
5- Forcer le métal en fusion dans le moule : coulée.
6- Nettoyer le plâtre.
7- Retirer la carotte du plâtre
8- Terminer et polir le moulage sur la matrice.
Défaut courant dans le moulage à la cire perdue
Une description générale du processus est celle donnée ci-dessus, mais elle devra peut-être être modifiée pour tenir compte des différents alliages utilisés. Les alliages de cobalt ont des températures de fusion comprises entre 1 250 et 1 450 degrés, ce qui est supérieur à la température de décomposition du gypse. De ce fait, le revêtement en plâtre doit être remplacé par un matériau de type lié au phosphate ou à la silice. La méthode de fusion de l'alliage dépend également de l'alliage utilisé, car les températures requises sont plus élevées que celles pouvant être atteintes à l'aide d'un chalumeau, ou l'alliage peut réagir chimiquement avec des gaz. La précision de ce processus est ciblée à environ 0,1 %. Afin d'atteindre cette précision, les matériaux utilisés dans le processus doivent être choisis de manière à compenser les changements dimensionnels, notamment le retrait de prise de la pièce moulée, le retrait/expansion de l'investissement, l'effet du confinement induit par l'anneau de coulée, les changements dimensionnels induits par la température, etc.
L’objectif du moulage est de fournir une duplication aussi précise que possible des dents manquantes. Cependant, les limites de tolérance ne sont pas définies avec précision, mais en général, la précision doit être meilleure que celle détectée par l'œil ou par les méthodes conventionnelles. Un mauvais ajustement/précision du moulage pourrait entraîner l’échec de la restauration et entraîner d’autres problèmes dentaires. Les défauts de moulage peuvent être éliminés ou minimisés par le strict respect des procédures prescrites.
D'une manière générale, le défaut de coulée pour le moulage de précision peut être divisé comme suit :
- Distorsion,
- Mauvais état de surface,
- nageoires/épines
- nodules
- veines et crêtes
- surface rugueuse
- Porosité,
- Vides,
- Casting incomplet.
Distorsion
Dans la plupart des cas, la déformation du moulage peut être attribuée à la déformation du modèle en cire. La distorsion du motif en cire peut être minimisée par une manipulation soigneuse et appropriée de la cire et du motif. De plus, une certaine distorsion du modèle en cire peut être provoquée par le durcissement du revêtement qui l'entoure, la prise et l'expansion hygroscopique pouvant conduire à une déformation inégale des parois du modèle en cire. Cela dépend en revanche du type de cire, de l’épaisseur et de la configuration du motif.
Mauvaise finition de surface
L’une des exigences concernant les pièces moulées est que leur surface soit une reproduction aussi précise que possible de la surface du modèle en cire. Si ce n'est pas le cas, des opérations supplémentaires sont nécessaires (finition et polissage supplémentaires). Les défauts de cette catégorie peuvent être divisés en une rugosité de surface excessive, des irrégularités de surface inattendues et une couleur de surface inappropriée. La rugosité de surface peut être décrite comme des imperfections de surface finement espacées, tandis que les irrégularités concernent davantage des imperfections isolées (telles que des nodules). Il faut admettre que la rugosité de la surface de la pièce moulée est supérieure à la rugosité du modèle en cire qui la constitue. Ceci peut s'expliquer par une granulométrie du revêtement qui est telle qu'il ne peut pas reproduire le motif en cire avec des détails suffisamment fins.
Porosité
La porosité de la pièce moulée peut se propager à l'intérieur de la pièce moulée et sur sa surface. La porosité de la surface ajoute à la rugosité de la surface, mais peut également être un signe de la porosité interne. La porosité interne pourrait affaiblir la pièce moulée, provoquer une décoloration si elle se propage à la surface et, dans des cas extrêmes, conduire à une fuite.
Les principales causes de la porosité des pièces moulées en alliage sont :
1) Défauts de solidification
2) Gaz piégés
3) Air résiduel
1 Défauts de solidification
Les défauts de solidification à froid conduisent à deux manifestations différentes de porosité ; porosité de retrait localisée et microporosité.
La porosité de retrait localisée est causée par une alimentation insuffisante de l'alliage lors de la solidification. À mesure que l'alliage se solidifie, il rétrécit également de plus de 1 % et un apport suffisant d'alliage fondu est nécessaire pendant cette phase pour contrecarrer la réduction du volume provoquée par le retrait. Si la carotte n'est pas correctement conçue et mise en œuvre, elle peut se solidifier avant la fin de l'alimentation, empêchant ainsi un approvisionnement continu en alliage fondu. Ce type de défaut se produit généralement à proximité de la jonction de coulée de carottes-. La microporosité est également causée par le retrait de solidification, mais elle se produit généralement dans les alliages à grains fins lorsque la solidification est trop rapide pour que les microvides se séparent. Cela est à son tour dû à une température de moulage ou de coulée trop basse.
2 Gaz piégés
De nombreux métaux dissolvent ou obstruent les gaz lorsqu'ils sont fondus. Lors de la solidification, ces gaz sont expulsés de la pièce moulée, provoquant ce que l'on appelle habituellement la porosité des trous d'épingle. Ces vides sont plutôt petits. Des vides plus grands pourraient être provoqués par le même mécanisme, mais pourraient également être provoqués par les gaz mécaniquement piégés dans l’alliage fondu pendant la procédure de coulée.
3 Air résiduel
Ces vides se produisent sur la surface intérieure de la pièce moulée et sont provoqués par de l'air emprisonné qui ne peut pas s'échapper à travers le revêtement. Ceci peut être évité par une température adéquate pendant la coulée, une pression suffisamment élevée et un rapport liquide-poudre correct.
Casting incomplet
Si l’alliage fondu ne peut pas remplir entièrement ou partiellement le moule, une coulée incomplète, voire inexistante, peut en résulter. Les deux raisons les plus évidentes en sont une ventilation insuffisante du moule et une viscosité élevée du moule.
Si l'air présent dans le moule ne peut pas être évacué rapidement une fois que l'alliage fondu est versé dans le moule, sa contre-pression empêchera le remplissage complet du moule par l'alliage fondu. Cela indique soit une pression de coulée insuffisamment élevée, soit une période de temps insuffisamment longue. Au début de la coulée, le métal est encore assez mou, mais commence à se solidifier (et à s'épaissir) assez rapidement. Une pression de coulée élevée doit être maintenue suffisamment longtemps après le début de la solidification.
Si l'élimination des traces de cire n'était pas complètement complète, les pores du revêtement pourraient se remplir de produits de combustion, empêchant ainsi l'évacuation de l'air, ce qui pourrait causer un problème similaire à celui ci-dessus.
Causes courantes de casting incomplet
Taux de chauffage élevés
L'adoption de vitesses de chauffage trop élevées pourrait entraîner l'apparition d'ailettes (ou d'épines) dans la pièce moulée. Le mécanisme pour cela est le suivant :
a) Si le revêtement est soumis à une vitesse de chauffage trop élevée, la couche extérieure devient chaude plus rapidement que la couche intérieure et la différence de température entre la couche extérieure et le centre du revêtement augmente.
b) Par conséquent, la couche extérieure a tendance à se dilater davantage que les parties intérieures. Cependant, la couche extérieure est retenue par la partie intérieure, plus froide.
c) De ce fait, la couche extérieure est soumise à des contraintes de compression, tandis que la partie intérieure est soumise à des contraintes de traction.
d) Le revêtement étant un matériau fragile, il a tendance à se fissurer sous l'effet des contraintes de traction. Dans ce cas, les fissures les plus typiques sont radiales, partant de l’intérieur du revêtement et s’étendant vers l’extérieur.
e) Lors de la coulée, ces fissures sont limées par l'alliage de coulée, se manifestant par des ailettes ou des épines.
Basse température
Une température trop basse pourrait entraîner une élimination incomplète de la cire. Les gaz formés lorsque l'alliage chaud entre en contact avec les résidus peuvent provoquer des porosités ou des vides dans la pièce coulée. Une température trop basse peut être causée par un temps de chauffage trop court ou par un manque d'air disponible dans le four.
Film d'eau
La cire est un matériau hydrophobe (c'est-à-dire qu'elle repousse l'eau). Si le revêtement n'est pas en contact étroit avec le motif en cire, un film d'eau peut se former sur la surface. Cette eau peut provoquer l’apparition de petites veines et crêtes à la surface du moulage. Une perte de contact entre le revêtement et le motif en cire peut se produire si le motif a légèrement bougé, s'il a été soumis à des vibrations ou si la peinture n'a pas été correctement appliquée.
Bulles d'air
Parfois, de petites bulles d'air peuvent se fixer au motif pendant ou après la procédure d'investissement. Lors de la coulée, la bulle est remplie du matériau de coulée (alliage) et se manifeste sous la forme d'un nodule. L'apparition de bulles d'air peut être évitée si une procédure de revêtement sous vide est adoptée. D'autres mesures peuvent également être adoptées pour éviter que cela ne se produise, comme l'utilisation d'un mélangeur mécanique avec vibrations ou l'application d'un agent mouillant en couche mince.
Rapport liquide – poudre
Une quantité de liquide trop élevée ou trop faible peut conduire à une surface rugueuse de la pièce moulée.
Chauffage prolongé
Un chauffage prolongé à des températures trop élevées pourrait conduire à une désintégration de l'investissement avec pour conséquence des parois de moule rugueuses. De plus, les produits de désintégration pourraient contaminer l’alliage provoquant des défauts de surface.
Température de l'alliage
Si la température de l’alliage est trop élevée, elle peut attaquer la surface du revêtement, comme dans le cas d’un chauffage prolongé. En conséquence, une rugosité de surface similaire peut se produire.
