Base lestée : pourquoi la tirelire culbuto se redresse ?

Une tirelire culbuto revient debout parce que sa masse est basse, pas parce que la pièce est lourde. Une coque en moulage sous pression de zinc avec une base lestée en zamak de 12 mm fait le travail : à 6,6 g/cm³, l’alliage concentre de la masse dans la section basse, et les 300±10 g de la pièce finie tombent sous la surface de bascule. Le poids total seul explique peu de chose.

Masse basse, centre sous la courbe

La tirelire bascule sur un fond galbé. Inclinez-la : le point de contact se déplace, la masse monte et la gravité la ramène. Le retour n’a lieu que tant que le centre de gravité reste sous le centre de l’arc, dans le rayon de bascule. Remontez ce centre au-dessus de la courbe et la même inclinaison devient une chute.

Du métal dense dans la section de base de 12 mm achète cette marge au point le plus bas de la coque. Les parois de 1,2–1,5 mm au-dessus n’ajoutent presque rien au total. Placez la même masse plus haut et la tirelire gagne du poids sans gagner de stabilité.

Centre de gravité, pas masse totale

Les 300±10 g sont un budget, pas une cible à viser vers le haut. La place de cette masse compte plus que sa quantité. Du poids dans la base abaisse le centre ; du poids dans la coque le remonte et mange la marge de retour. L’alliage Zamak 5 à 6,6 g/cm³ rend cette architecture à base lestée praticable : une section de 12 mm y porte une masse réelle sans paroi plus épaisse derrière.

Deux pièces peuvent tenir dans cette bande et se comporter différemment. Celle qui a de la masse en bas se redresse après une poussée plus forte. Celle qui a une coque supérieure lourde peut bien passer sur une étagère et échouer au test de bascule. Jugez le centre, puis le total.

Pourquoi la base est moulée, pas rapportée

La base est moulée dans la même injection que la coque, en Zamak 5 selon ASTM B86 AC41A. Aucune pastille d’acier n’y est noyée et aucune poche n’attend un insert. Un poids rapporté demande une cavité pour le tenir et un moyen de l’empêcher de bouger, ce qui ajoute une chaîne de cotes entre l’insert et la coque. Chacun de ces points est un endroit où l’équilibre dérive.

Une seule injection garde aussi la masse là où le plan la place. La base lestée en zamak de 12 mm est une forme du moule : chaque pièce hérite de la même géométrie et de la même densité. Un poids séparé peut se placer un peu haut ou un peu bas, et une tirelire validée sur l’établi peut échouer à la série suivante. Le moulage supprime cette variable à la source.

Ce que la charge de pièces fait à l’équilibre

Une tirelire vide est le cas facile. Lâchez 200 pièces dans la fente : elles se tassent au-dessus de la base, ce qui remonte le centre de gravité de l’ensemble. La base doit encore ramener la coque chargée. Une base mince et une coque supérieure lourde commencent à pencher et restent penchées.

Le contrôle est spécifié à 200 pièces pour cette raison. Les pièces s’empilent là où elles tombent : la charge ne forme pas un anneau net au fond. Certaines reposent plus haut que d’autres, et le centre se déplace avec elles. Une tirelire qui revient avec 200 pièces à l’intérieur a de la marge pour la façon dont on remplit une vraie tirelire ; celle qui ne revient que vide n’en a aucune.

Comment le contrôle se fait

Posez la tirelire sur une surface plane, inclinez-la à 20° et lâchez. Une pièce correcte bascule au-delà du point de lâcher, marque une pause et revient debout. Refaites l’essai vide, puis avec 200 pièces à l’intérieur. Un passage à vide n’est pas un passage, parce que l’essai vide omet la masse qui se trouvera au-dessus de la base.

Notez l’angle, la charge et le résultat sur la fiche de contrôle. Une poussée de 20° est un contrôle, pas une affirmation sur la force qu’un enfant appliquera. L’angle donne une entrée répétable qui sépare une pièce avec marge d’une pièce qui revient à peine.

Ajoutez ces lignes au plan : section de base 12 mm, poids fini 300±10 g, et un essai de retour à 20° avec 200 pièces à l’intérieur. Confirmez ensuite le siège de base après l’usinage CNC, car une coupe plus profonde que le plan enlève de la masse au point le plus bas.