RECOMMANDATIONS POUR L'OBTENTION D'ÉCHANTILLONS DE PIÈCES DE FONDERIE- CARACTÉRISTIQUES MÉCANIQUES 28/02/2013 Rév. : 01 FUNDICIONES FUMBARRI-DURANGO
RECOMMANDATIONS POUR L'OBTENTION D'ÉCHANTILLONS DE PIÈCES DE FONDERIE- CARACTÉRISTIQUES MÉCANIQUES Table des matières 1. INTRODUCTION... 2 2. TERMES ET DÉFINITIONS... 2 3. UNE-EN 1561:2011 FONDERIE FONTES A GRAPHITE LAMELLAIRE... 3 4. UNE-EN 1563:2011 FONDERIE FONTES A GRAPHITE SPHEROÏDAL... 8 1
1. INTRODUCTION Ce manuel a pour objet d expliquer les méthodes d obtention des échantillons de matériau (couramment dénommés éprouvettes) représentatifs des caractéristiques mécaniques et métallographiques des pièces coulées, que ce soit en Fonte à Graphite Lamellaire ou en Fonte à Graphique Sphéroïdal. Les caractéristiques mécaniques du matériau peuvent être évaluées sur des éprouvettes usinées préparées à partir de : Échantillons Coulés à part, Échantillons attenants à la pièce, Échantillons adhérant à la pièce et/ou Échantillons prélevés sur la pièce. En raison de la typologie et de la taille des pièces fondues par Fumbarri, nous recommandons, lorsqu il s agit d évaluer les caractéristiques mécaniques du matériau, d appliquer les échantillons adhérant à la pièce car ce sont les plus représentatifs des caractéristiques des pièces. Ainsi, deux normes définissent actuellement la méthodologie pour la définition des échantillons : UNE-EN 1561:2011 Fonderie Fontes à Graphite Lamellaire et UNE-EN 1563:2011 Fonderie Fontes à Graphite Sphéroïdal. 2 2. TERMES ET DÉFINITIONS - Échantillon en Fonte : Quantité de matériau coulé représentant le matériau de fonte, qui comprend les échantillons coulés à part, les échantillons attenants et les échantillons adhérant à la pièce. On obtiendra de ces pièces, par usinage, l éprouvette objet de l essai. - Échantillons Coulés à part : Échantillon coulé dans un moule en sable indépendant dans des conditions et dans un type de matériau représentatifs de la fabrication. - Échantillon Attenant à la pièce : Échantillon coulé dans le moule attenant à la pièce, avec un système de remplissage commun. - Échantillon Adhérant à la pièce : Échantillon faisant corps avec la pièce en fonte. Fumbarri recommande l'application de ce système pour l'obtention d'échantillons. - Épaisseur de Paroi Déterminante : Épaisseur de paroi représentative des pièces de fonderie, définie pour déterminer la taille des échantillons en fonte à laquelle sont appliquées les propriétés mécaniques.
3. UNE-EN 1561:2011 Fonderie Fontes à Graphite Lamellaire 3.1 Caractéristiques de traction et de dureté HB de la fonte à graphite lamellaire, prises de mesure dans des éprouvettes usinées à partir d échantillons en fonte DÉNOMINATION DU MATÉRIAU ÉPAISSEUR DÉTERMINANTE DE PAROI mm Symbolique Numérique > Résistance minimum à la traction Mpa Dureté HB EN-GJL-250 (GG25) 5.1301 50 100 220 De 160 à 220 100 200 200 * EN-GJL-300 (GG30) 5.1302 50 100 260 De 180 à 240 100 200 240 * * Pour des épaisseurs déterminantes de paroi t>100 mm, les types de fonte ne sont pas classés par dureté. La dureté diminue au fur et à mesure que l épaisseur déterminante augmente. Pour plus de détails sur la dureté, se reporter à la norme UNE-EN 1561:2011 Fonderie Fontes à Graphite Lamellaire. 3.2 Définition des Échantillons pour l essai de traction ÉPAISSEUR DÉTERMINANTE DE PAROI mm > Échantillon Adhérant à la pièce Type 1 Voir Figure 1 Diamètre de l éprouvette de traction 50 100 30 mm (A) 20 100 200 50 mm (B) 32 B A 3
Figure 1 Échantillon Adhérant à la pièce Type 1 : 4
3.3 Information complémentaire sur les caractéristiques mécaniques et physiques des échantillons en fonte de 30 mm de diamètre en brut de coulée. Dénomination de la matière Unité Caractéristique Symbole SI EN-GJL-250 EN-GJL-300 Résistance à la traction Rm Mpa 250 à 350 Limite d élasticité conventionnelle à 0,1% Rp0,1 Mpa 165 à 228 Allongement à la rupture A % 0,8 à 0,3 300 à 400 195 à 260 0,8 à 0,3 Résistance à la compression Mpa 3,01 x R m 2,87 x R m Limite élastique conventionnelle à la compression à 0,1% Mpa 325 Résistance à la flexion Mpa 1,66 x R m Résistance au cisaillement Mpa 290 390 1,60 x R m 345 Résistance à la torsion Mpa Module d élasticité E GPa 103 à 118 Coefficient de Poisson V - 1,36 x R m 0,26 108 à 137 Résistance à la fatigue par flexion Limite de fatigue par traction - compression alternée Résistance à la fatigue par torsion Ténacité à la rupture K Ic MPa.m 1/2 20 Densité P t/m 3 7,2 Capacité calorifique spécifique Entre 20 ºC et 200 ºC Entre 20 ºC et 600 ºC Coefficient de dilatation linéaire Entre -100 ºC et + 20 ºC Entre 20 ºC et 200 ºC Entre 20 ºC et 400 ºC Conductivité thermique À 100 ºC À 200 ºC À 300 ºC À 400 ºC À 500 ºC C α A Mpa Mpa Mpa J/(kg.K) µm/(m.k) W/(m.K) 48,5 47,.5 46,5 45,0 44,5 Résistivité P Ω.mm 2 /m 0,73 Coercitivité H 0 A/m Perméabilité maximum µ µh/m 0,46 x R m 0,34 x R m 0,38 x R m 460 535 10,0 11,7 13,0 560 à 720 220 à 330 Pertes par hystérèse à B = 1T J/m 3 2.500 à 3.000 1 MPa équivaut à 1 N/mm 2 19 7,3 47,5 46,0 45,0 44,0 43,0 0,70 5
3.4 Localisation de l Échantillon sur la Pièce L échantillon sera collé sur le modèle, sur la face de travail, en position horizontale (face bonne). Jamais au fond des bases ou à l intérieur des caissons, ni dans le sens vertical, car le remplissage du moule peut altérer les caractéristiques du matériau. 6
3.5 Erreurs sur les échantillons En Fonte à Graphite Lamellaire, seule doit être appliquée la géométrie d échantillon indiquée précédemment, sinon l éprouvette obtenue ne sera pas représentative des caractéristiques du matériau. Par erreur, il est courant d utiliser des échantillons de Fonte à Graphite Sphéroïdal en Fonte à Graphite Lamellaire. ERREUR : Éprouvette en Fonte à Graphite Sphéroïdal placée sur une base en Fonte à Graphite Lamellaire. Par erreur, il est habituel de placer des échantillons à l intérieur des caissons ou en position verticale. Ceci est tout à fait contre-indiqué car le remplissage du modèle ou les résidus provenant de la combustion du polystyrène qui se déposent à l intérieur des éprouvettes, rendent celles-ci inutilisables pour l objet requis, qui est d'être représentatives des caractéristiques de la pièce et de son épaisseur déterminante. ERREUR : Éprouvette en Fonte à Graphite Sphéroïdal placée sur une base en Fonte à Graphite Lamellaire, à l intérieur d un caisson. 7
ERREUR : Éprouvette en Fonte à Graphite Sphéroïdal placée sur une base en Fonte à Graphite Lamellaire, dans le sens vertical. 4. UNE-EN 1563:2011 Fonderie Fontes à Graphite Sphéroïdal 4.1 Caractéristiques de traction et de dureté HB de la fonte à graphite sphéroïdal, prises de mesure sur des éprouvettes usinées à partir d échantillons en fonte DÉNOMINATION DU MATÉRIAU ÉPAISSEUR DÉTERMINANTE DE PAROI mm Symbolique Numérique > EN-GJS-400-18-LT (GGG40.3) BASSE TEMPÉRATURE EN-GJS-400-18 (GGG40.3) TEMPÉRATURE AMBIANTE EN-GJS-400-15 (GGG40) EN-GJS-500-7 (GGG50) 5.3103 5.3105 5.3106 5.3200 LIMITE D ÉLASTICITÉ CONVENTIONNE LLE À 0,2 % Rp0,2 Mpa Min. RÉSISTANCE À LA TRACTION Rm Mpa Min. ALLONGEM ENT À % Min. 30 60 230 380 15 60 200 220 360 12 30 60 250 390 15 60 200 240 370 12 30 60 250 390 14 60 200 240 370 11 30 60 300 450 7 60 200 290 420 5 DURETÉ HB 130 à 175 135 à 180 170 à 230 150 à 230 EN-GJS-600-3 (GGG60) 5.3201 30 60 360 600 2 60 200 340 550 1 190 à 270 180 à 270 EN-GJS-700-2 (GGG70) EN-GJS-700-2-L (GGG70L)* 5.3300 30 60 400 700 2 60 200 380 650 1 225 à 305 210 à 305 8
4.2 Définition des Échantillons pour l essai de traction ÉPAISSEUR DÉTERMINANTE DE PAROI mm > Type d échantillon Adhérant à la pièce Voir Figure 5 30 60 C 60 200 D Diamètre de l éprouvette de traction 14 14 D C TYPE D ÉCHANTILLON ÉPAISSEUR DÉTERMINANTE DE LA PIÈCE A b max. C min. C De 30 à 60 40 30 20 40 à 65 D De 60 à 200 70 52,5 35 65 à 105 Figure 5 Échantillons Adhérant à la pièce Types C et D h Lt 150 150 Pièce 9
4.3 Information complémentaire sur les caractéristiques des fontes à graphite sphéroïdal Caractéristique Unité EN-GJS-400-18 EN-GJS-500-7 EN-GJS-600-3 EN-GJS-700-2 EN-GJS-700-2L Résistance au cisaillement Mpa 360 450 540 Résistance à la torsion Mpa 360 450 540 Module d élasticité E (traction et compression) GN/m 2 169 169 174 Coefficient de Poisson v ----- 0,275 0,275 0,275 Limite de fatigue (flexion rotative) sans entaille (Ø10,6 mm) Limite de fatigue (flexion rotative) avec entaille (f10,6 mm) Mpa 195 224 248 Mpa 122 134 149 Résistance à la compression Mpa 700 800 870 Résistance à la fracture MPa. 82 63 38 Conductivité thermique à 300 ºC Capacité calorifique spécifique de 20 ºC à 500 ºC Coefficient de dilatation linéaire de 20 ºC à 400 ºC W/(K.m) 36,2 35,2 32,5 J/(kg.K) 515 515 515 µm/(m.k) 12,5 12,5 12,5 Densité Kg/dm 3 7,1 7,1 7,2 Perméabilité maximum µh/m 2.136 1.596 866 Pertes par hystérèse J/m 3 600 1.345 2.248 Résistivité µω.m 0,50 0,51 0,53 Structure de la matrice Ferrite Ferrite-Perlite Perlite-Ferrite 630 630 176 0,275 280 168 1.000 30 31,1 515 12,5 7,2 501 2.700 0,54 Perlite 10
4.4 Localisation de l Échantillon sur la Pièce L échantillon sera collé sur le modèle, sur la face de travail, en position horizontale (face bonne). Jamais au fond des bases ou à l intérieur des caissons, ni dans le sens vertical, car le remplissage du moule peut altérer les caractéristiques du matériau. 11
4.5 Erreurs sur les échantillons En Fonte à Graphite Sphéroïdal, seule doit être appliquée la géométrie d échantillon indiquée précédemment, sinon l éprouvette obtenue ne sera pas représentative des caractéristiques du matériau. Ne jamais déposer les échantillons à l intérieur des caissons ou dans le sens vertical, car le résidu de la combustion du polystyrène se déposerait sur les éprouvettes, altérant les caractéristiques du matériau. Les échantillons ne doivent pas être collés aux copies ou profilés pour ne pas créer de points chauds qui pourraient provoquer des défauts de contraction (retassures). ERREUR : Éprouvette placée dans le sens vertical de la pièce et en zone de profilage. 12
ERREUR : Éprouvette placée dans le sens vertical et à l intérieur d un caisson. ERREUR : Les dimensions de l échantillon ne sont pas conformes à la norme et l'échantillon est situé dans une zone de profilage. 13
ERREUR : L échantillon est situé dans une zone de copie. ERREUR : L échantillon est situé dans une zone de copie. Signé: Ignacio Martínez Del Agua Responsable Qualité Fundiciones Fumbarri-Durango 14