Dans le monde complexe du moulage de précision, les défauts de gaz sont l'un des plus fréquents défauts de coulée et peuvent être difficiles à contrôler. Ces minuscules défauts cachés n'affectent pas seulement l'apparence d'une pièce moulée, mais peuvent également avoir un impact important sur ses propriétés mécaniques et sa fiabilité, entraînant en fin de compte des rebuts et des retouches coûteux.
Comprendre les causes des défauts de gaz et maîtriser des méthodes de prévention efficaces sont des compétences essentielles pour tout ingénieur en fonderie et professionnel du contrôle de la qualité. Ce guide est une ressource pratique qui vous aidera à mieux comprendre la définition et les causes des défauts de gaz et à utiliser des méthodes scientifiques pour les éliminer.
Que sont les défauts de gaz et les défauts de porosité dans la coulée ?
Les défauts de gaz dans la coulée sont généralement définis comme des vides qui se forment à l'intérieur du métal en cours de solidification ou à sa surface en raison de l'impossibilité pour divers gaz de s'échapper. Ces défauts, y compris les défauts de porosité courants en fonderie, peuvent être divisés en plusieurs types principaux en fonction de leur forme et de leur emplacement :
Porosité Il s'agit du type de défaut de gaz le plus courant, souvent appelé défaut de porosité. La porosité se présente généralement sous la forme de cavités sphériques, elliptiques ou irrégulières à l'intérieur ou à la surface de la pièce moulée. Elles peuvent être isolées ou se présenter sous la forme d'un amas en forme de nid d'abeille.
Trous d'épingle Similaires à la porosité mais beaucoup plus petits, les trous d'épingle sont de minuscules vides, généralement d'un diamètre inférieur à 2 mm, qui apparaissent souvent en grappes sur ou juste sous la surface de la pièce moulée.
Trous d'air Il s'agit de cavités plus grandes aux parois lisses, généralement situées sur le dessus ou les côtés de la pièce moulée. Elles se forment généralement lorsque du gaz est piégé dans la cavité du moule.
Causes courantes des défauts de gaz
Pour prévenir efficacement les défauts de gaz et les défauts de porosité connexes, il est essentiel de comprendre d'abord leurs causes profondes. La formation de pores dans une pièce moulée n'est pas due à un seul facteur, mais résulte de l'interaction de plusieurs éléments. Ces causes peuvent être classées dans les catégories suivantes :
Questions relatives au métal en fusion
Excès de gaz dissous : Le métal en fusion peut absorber des gaz, en particulier de l'hydrogène, à des températures élevées. Lorsque le métal se refroidit et se solidifie, la solubilité du gaz diminue et l'excès de gaz forme des pores.
Humidité et huile dans les matériaux : Si les matières premières ou la ferraille refondue contiennent de l'humidité, de l'huile ou de la rouille, ces substances se décomposent pendant le processus de fusion et produisent du gaz.
Moule à sable et problèmes de noyaux
Mauvaise perméabilité des moules à sable : La perméabilité du moule de sable est essentielle pour que les gaz puissent s'échapper. Si les grains de sable sont trop fins, si la teneur en argile est trop élevée ou si le compactage est excessif, la perméabilité peut être insuffisante, ce qui empêche les gaz de s'échapper facilement.
Humidité et liants dans les noyaux : L'humidité ou les liants organiques dans le noyau peuvent générer une grande quantité de gaz à des températures élevées. En l'absence de ventilation adéquate, ces gaz peuvent être piégés à l'intérieur de la pièce moulée. Il est important d'avoir une ventilation adéquate. fabrication de noyaux permet de contrôler l'utilisation du liant, le séchage du noyau et les voies de ventilation, réduisant ainsi le risque de porosité.
Questions relatives au processus de déversement et de coulée
Système de fermeture inadéquat : Un système de fermeture mal conçu peut provoquer des turbulences dans le métal en fusion, entraînant un piégeage de l'air. De même, des évents ou des colonnes montantes mal placés peuvent empêcher le gaz de s'échapper.
Température de coulée excessivement élevée : Une température de coulée élevée augmente la teneur en gaz du métal en fusion et prolonge le temps de solidification, créant ainsi des conditions propices à la formation de gaz.
Méthodes efficaces de prévention des défauts de gaz
Heureusement, les défauts de gaz ne sont pas inévitables. Grâce à un contrôle complet des matériaux, de l'équipement et des processus, il est possible de réduire considérablement leur fréquence.
Contrôle et préparation des matériaux
Traitement avant fusion : Sécher soigneusement tous les déchets refondus et les matières premières pour éliminer l'humidité et l'huile.
Traitement de dégazage : Dégazer le métal en fusion avant de le couler, par exemple en le purgeant avec un gaz inerte (tel que l'argon).
Contrôle de la température de coulée : Contrôler strictement la température de coulée dans la fourchette recommandée pour éviter toute surchauffe.
Conception de moules et de noyaux en sable
Améliorer la perméabilité : Utilisez du sable à grains plus grossiers et plus perméable, et contrôlez la densité de compactage.
Créer des canaux d'aération : Concevoir des évents et des élévateurs raisonnables dans la cavité et le noyau du moule afin de permettre aux gaz de s'échapper en douceur. Une meilleure conception du moulage en sable permet également de réduire les sections épaisses isolées, d'améliorer le flux de métal et de réduire le risque d'emprisonnement des gaz.
Optimisation du système et du processus de traitement des vannes
Optimiser le système de portes : Concevoir un système d'obturation et des glissières appropriés pour que le métal en fusion s'écoule en douceur dans la cavité du moule, en réduisant les turbulences.
Contrôle de la vitesse de versement : Maintenir une vitesse de versement stable afin d'éviter un débit irrégulier qui pourrait entraîner l'emprisonnement de l'air.
Résumé et recommandations
Un contrôle de qualité complet permet de réduire efficacement les défauts de gaz, en particulier les défauts de porosité. Chaque étape est importante, depuis la préparation des matières premières et le traitement du métal en fusion jusqu'à la perméabilité du moule, l'aération du noyau, la conception de l'ouverture et le contrôle final de la coulée.
La prévention de ces défauts ne consiste pas seulement à améliorer l'aspect de la surface. Elle permet également de réduire les rebuts, les reprises, les risques d'usinage et les défaillances potentielles des pièces, en particulier pour les pièces moulées qui requièrent des performances mécaniques stables.
Pour les projets de moulage présentant une porosité récurrente, des soufflures ou des défauts liés au gaz, un examen pratique du processus peut aider à déterminer si le problème provient de la fusion, de la perméabilité du moule, de l'aération du noyau, de la conception des portes ou du contrôle de la coulée.
