QUALITÉ DES PRODUITS DE MOULAGE
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- Bernard Lachapelle
- il y a 6 ans
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1 QUALITÉ DES PRODUITS DE MOULAGE LES PARAMÈTRES DE LA QUALITÉ CHOIX DE L ALLIAGE CHOIX DU PROCÉDÉ DE MOULAGE STRUCTURE DE SOLIDIFICATION - Propriétés de fonderie - Propriétés d utilisation - Possibilités techniques - Prix de revient DÉFAUTS DE FONDERIE Solidification - procédés et simulation du moulage 1 Mise en forme des métaux - Master MAM - A. Ikhlef
2 SOLIDIFICATION - DEFAUTS OBJECTIF DU CONCEPTEUR Produit correct - Bonnes propriétés (mécaniques, autres) - Un produit sain -Structure de solidification correcte - Moins de défauts OBJECTIF DU FONDEUR - Propriétés de fonderie minimales (fusion, coulabilité, ) -Tracécorrect de la pièce - Choix du procédé de fonderie adapté à la pièce LES MOYENS pour éviter les défauts - Conception et Contrôle des systèmes de coulée et d alimentation QUELS DÉFAUTS? Solidification - procédés et simulation du moulage 2 Mise en forme des métaux - Master MAM - A. Ikhlef
3 LES DÉFAUTS D DE SOLIDIFICATION Les défauts Sources des défauts Défauts volumiques Retassure Soufflure Crique Ségrégations - Contraction du métal liquide - Contraction du métal lors de la solidification - Contraction du métal lors du refroidissement à l état solide Hétérogénéités chimiques - Redistribution des éléments d alliage - Gravitation Soufflures - porosité Microretassures et Gaz dissous libérés Inclusions Gaz réactions métal moule Solidification - procédés et simulation du moulage 3 Mise en forme des métaux - Master MAM - A. Ikhlef
4 CHANGEMENTS DE VOLUME AU REFROIDISSEMENT Volume spécifique (cm 3 /g) solidification solide liquide État pâteux (solide + liquide) Température Métal Al Cu Mg Zn Fe Contraction liquide solide 7% 5% 4% 3,7% 2,7% Solidification - procédés et simulation du moulage 4 Mise en forme des métaux - Master MAM - A. Ikhlef
5 MANQUE, COULÉ COURT ET MALVENU Définition : Pièce incomplète MANQUE COULÉ COURT MALVENU Défaut de remplissage Ces défauts sont exacerbés par la contraction du liquide Solidification - procédés et simulation du moulage 5 Mise en forme des métaux - Master MAM - A. Ikhlef
6 MANQUE, COULÉ COURT ET MALVENU MALVENU Défaut de fluidité du métal Défaut de remplissage (sections trop faibles) Définition : Pièce incomplète Correct Pièce correcte Pièce correcte Malvenu (Angles saillants arrondis) MANQUE Manque de matière dans la partie supérieure des régions éloignées de la coulée par suite de solidification prématurée COULÉ COURT Coulé court : quantité de métal insuffisante dans la poche Ces défauts sont exacerbés par la contraction du liquide Solidification - procédés et simulation du moulage 6 Mise en forme des métaux - Master MAM - A. Ikhlef
7 RETASSURES DÉFINITION CAUSES Cavités ouvertes ou fermées à contours rugueux, localisées dans les dernières portions de métal solidifié Contraction de volume subie par le métal liquide et au cours de la solidification Pièce : Macroretassure Grain : Microretassure Schéma général d une retassure Moule retassure Solidification par couches successives suivant des isothermes Isothermes La forme et l emplacement de la retassure dépendent des conditions de refroidissement Solidification - procédés et simulation du moulage 7 Mise en forme des métaux - Master MAM - A. Ikhlef
8 RETASSURES Retassure interne (vue après tronçonnage) Coulée Pièce saine Retassures ouvertes ou externes Retassure dans l angle Opposé à la coulée Coulée Solidification - procédés et simulation du moulage 8 Mise en forme des métaux - Master MAM - A. Ikhlef
9 RETASSURES Retassure interne (vue après tronçonnage) Coulée Pièce saine Retassures ouvertes ou externes Retassure dans l angle Opposé à la coulée Coulée Solidification - procédés et simulation du moulage 9 Mise en forme des métaux - Master MAM - A. Ikhlef
10 COMMENT EVITER LES RETASSURES COMBLER LA RETASSURE par de l alliage liquide au fur et à mesure de sa formation. Prévoir un réservoir externe appelé masselotte Système de remplissage Empreinte Retassure Masselotte Retassure a) Coulée sans masselotte Empreinte b) Coulée avec masselotte Retrait La solidification est orientée progressivement de bas en haut. liquide Solide refroidisseur refroidisseur refroidisseur Solidification sans retassure dans la pièce Solidification - procédés et simulation du moulage 10 Mise en forme des métaux - Master MAM - A. Ikhlef
11 COMMENT EVITER LES RETASSURES REFROIDISSEMENT DIRIGÉ Solidification - procédés et simulation du moulage 11 Mise en forme des métaux - Master MAM - A. Ikhlef
12 SCHÉMA GÉNÉRAL MICRORETASSURE Poche de liquide isolée par les bras des dendrites Porosité dans les espaces inter-dendritiques Liquide résiduel Solidification - procédés et simulation du moulage 12 Mise en forme des métaux - Master MAM - A. Ikhlef
13 CONDITIONS D APPARITION MICRORETASSURE facteur déterminant : étendue de la zone pâteuse (ZP) T 1 T 2 ΔT ZP = ΔT Solidification G Liquide C 0 Température G L ZONE PATEUSE Solidification - procédés et simulation du moulage 13 Mise en forme des métaux - Master MAM - A. Ikhlef
14 MICRORETASSURE REMÈDES ZP = ΔT G L - Alliage à faible intervalle de solidification - Refroidissement rapide (G L = kv r ) STRUCTURE A DENDRITES FINES - Nombreux cristaux : Inoculation (circulation du liquide) Structure grossière : Dendrites et bras longs Fermeture des espaces interdendritiques Structure fine :distance entre les branches secondaires sont plus fines et le liquide peut circuler librement Solidification - procédés et simulation du moulage 14 Mise en forme des métaux - Master MAM - A. Ikhlef
15 MICRORETASSURES -POROSITE x30 Roue dentée en fonte Microporosité couronne en bronze Solidification - procédés et simulation du moulage 15 Mise en forme des métaux - Master MAM - A. Ikhlef
16 CRIQUE CRIQUES ET CONTRAINTES INTERNES Déchirure à chaud au cours de la solidification, en présence de contraintes mécaniques Se développe généralement dans les parties chaudes Exemple : CRIQUE D ANGLE crique d angle Portion de métal pâteux sous contrainte Solidification - procédés et simulation du moulage 16 Mise en forme des métaux - Master MAM - A. Ikhlef
17 CRIQUES ET CONTRAINTES INTERNES Solidification - procédés et simulation du moulage 17 Mise en forme des métaux - Master MAM - A. Ikhlef
18 CRIQUES ET CONTRAINTES INTERNES TAPURE Déchirure au cours du refroidissement du solide, en présence de contraintes mécaniques Se développe généralement dans les parties encore chaudes Exemple : Tapure de trempe Contraction thermique + Gradient de température Solidification - procédés et simulation du moulage 18 Mise en forme des métaux - Master MAM - A. Ikhlef
19 CRIQUES ET CONTRAINTES INTERNES CAUSES GÉNÉRALES : GÊNE DU RETRAIT - des dernières portions solidifiées, par le moule rigide - de la pièce solide en cours de refroidissement Causes courantes Tracé défectueux : différences d épaisseur importantes, moulage trop ramifié État du moule : rigidité, déformation, rugosité Solidification - procédés et simulation du moulage 19 Mise en forme des métaux - Master MAM - A. Ikhlef
20 LES SÉGRS GRÉGATIONSGATIONS ORIGINES Solidification - procédés et simulation du moulage 20 Mise en forme des métaux - Master MAM - A. Ikhlef
21 SOLIDE HÉTÉROGH ROGÈNE : SÉGRS GRÉGATION GATION En solidification dans les conditions hors d équilibre Température T 0 T T liquide T f solide + liquide C L solide C 0 C S C S0 C S C 0 C L % B C S 0 INTERFACE S-L Solidification - procédés et simulation du moulage 21 Mise en forme des métaux - Master MAM - A. Ikhlef
22 SOLIDE HÉTÉROGH ROGÈNE : SÉGRS GRÉGATIONS GATIONS SÉGRÉGATION MAJEURE SÉGRÉGATION MINEURE Solidification - procédés et simulation du moulage 22 Mise en forme des métaux - Master MAM - A. Ikhlef
23 LES DIFFÉRENTS TYPES DE SÉGRS GRÉGATIONGATION SÉGRÉGATION MAJEURE DIRECTE Pas de remède LIQUIDE SOLIDE LIQUIDE ENRICHI RÉGION SÉGRÉGÉE SÉGRÉGATION MINEURE MICROSÉGRÉGATION germination équiaxe enrichissement du liquide Ségrégation inter dendritique remèdes : Solidification - procédés et simulation du moulage 23 Mise en forme des métaux - Master MAM - A. Ikhlef
24 LES DIFFÉRENTS TYPES DE SÉGRS GRÉGATIONGATION SÉGRÉGATION INVERSE CROISSANCE COLONNAIRE Poussée du liquide Aspiration de liquide frais non ségrégé SÉGRÉGATION ET GRAVITATION liquide ségrégé Différence de densité entre phases liquides Oxydes moins denses Différence de densité entre phases liquides et phases solides Liquide plus riche Liquide plus dense Solidification - procédés et simulation du moulage 24 Mise en forme des métaux - Master MAM - A. Ikhlef
25 SOUFFLURES Définition : Cavités à parois lisses crées et occupées par les gaz ORIGINE DES GAZ DISSOLUTION DES GAZ liquide (%gaz ) K (T ) Pmétal Loi de Sieverts : = dissous POROSITÉ Soufflures + microretassures (occupées par les gaz) Solidification - procédés et simulation du moulage 25 Mise en forme des métaux - Master MAM - A. Ikhlef
26 SOUFFLURES Solidification - procédés et simulation du moulage 26 Mise en forme des métaux - Master MAM - A. Ikhlef
27 SOUFFLURES REMÈDES Supprimer les sources des gaz Dégazage avant solidification Poteyages non réactifs Améliorer l évacuation des gaz Évents Tirage d air Perméabilité moule Contrôler l humidité des sables Améliorer le tracé des conduites de remplissage Solidification - procédés et simulation du moulage 27 Mise en forme des métaux - Master MAM - A. Ikhlef
28 INCIDENTS DUS AUX GAZ H 2 O, O, H, N, CO, CO 2.. FRAGILISATION Solidification - procédés et simulation du moulage 28 Mise en forme des métaux - Master MAM - A. Ikhlef
29 LES INCLUSIONS DÉFINITION CAUSES Particule solide et non soluble dans l alliage de base - Élaboration sous air - Additions volontaires à la coulée (Inoculations, calmage des aciers par ex) - Impuretés du minerai RÔLE - Amorces de rupture (sensibilité à l effet d entaille) - Pièges à hydrogène - Corrosion par piqûres - Centre de germination - Amélioration de l usinabilité REMÈDES - Diminuer la teneur en inclusions Qualité des minerais propreté des installations limitation de l oxygène affinage efficace - Contrôler la morphologie des inclusions Solidification - procédés et simulation du moulage 29 Mise en forme des métaux - Master MAM - A. Ikhlef
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