Défauts de moulage courants et discontinuités

Plongez au cœur des défauts de surface, d'inclusion, de moulage, de coulée et de refroidissement

La coulée des métaux dans les fonderies est un processus complexe. Des méthodes de test sont en place pour aider à inspecter les pièces moulées pour l'assurance qualité. Ces méthodes d'inspection aident à identifier les défauts de coulée potentiels. Comme d'autres procédés de fabrication, le moulage est vulnérable à plusieurs types de défauts, qu'il s'agisse de moulage au sable ou de moulage à la cire perdue. Les défauts de coulée représentent une anomalie indésirable dans le processus de fabrication de la coulée de métal. Les différents types de défauts comprennent les défauts de surface, les défauts d'inclusion, les défauts de moulage et de coulée et les défauts de refroidissement.

Défauts de surface

Les défauts de coulée de surface sont visibles pour un inspecteur. Ceux-ci incluent des surfaces très rugueuses ou inégales; "veines" ou "queues de rat" causées par la fissuration du moule à haute température ; «peau d'éléphant», qui est plissée en raison d'un refroidissement rapide; sable brûlé; et les défauts de décapage. Les défauts de décapage sont des écailles de métal à la surface causées par le gaz emprisonné dans le moule.

Défauts d'inclusion

Inclusion de laitier

L'inclusion de laitier est un défaut dans lequel des matériaux non métalliques créent des poches ou des entraînements en forme de ruban dans la coulée. Le laitier est une partie importante du processus de fusion dans le four, nécessaire pour des pièces moulées de bonne qualité, car les processus chimiques dans les scories à base de silice et de calcium modifient la viscosité du métal. Pendant la coulée, cependant, le fondeur doit garder les scories hors du moule lui-même. Juste avant la coulée, le laitier est souvent écrémé, mais tout le laitier n'est pas capté à ce stade. La carotte ou les portes du moule doivent également être formées pour le capturer. Les défaillances à n'importe quelle étape de ce processus peuvent permettre aux scories de contaminer le métal. De plus, l'oxydation du métal peut être un problème pour les métaux qui sont restés longtemps à des températures élevées; des scories peuvent se former à l'intérieur du moule. Les oxydes ne sont pas les seuls scories :les carbures, les sulfures ou les nitrures peuvent également être en cause.

Inclusion de sable

L'inclusion de sable est très courante. Il est attendu en petites quantités à des profondeurs de surface pour tous les moulages au sable. Cependant, trop d'inclusion de sable peut ruiner un moulage. Dans ce défaut, le sable du moule est piégé dans le métal.

S'il y a beaucoup d'inclusions de sable à la surface, cela peut indiquer la nécessité d'un lavage du moule ou d'un système de moulage différent. Dans le sable de fonderie qui a été cuit pour la stabilité, le moule a peut-être passé trop de temps dans le four et est devenu fragile. Un meilleur choix serait peut-être un moulage sans cuisson ou un moulage à la cire perdue. Ce défaut peut également suggérer qu'il n'y avait pas assez de liant, ou pas le bon type de liant, pour créer une coque solide. Une autre possibilité est que le sable n'ait pas été suffisamment tassé.

Défauts de moulage et de coulage

Défauts de sous-coulage ou de mauvais fonctionnement

Ces défauts de coulée se produisent lorsqu'une quantité insuffisante de métal en fusion a été introduite pour remplir le moule. Parfois, des contremarches ouvertes sont utilisées pour juger quand un moule est plein :si elles sont mal placées, la coulée peut être coulée trop courte. Parfois, les erreurs de coulée sont causées par un gel précoce pendant la coulée. En cas d'échec, une partie de la coulée est incomplète, généralement avec un bord arrondi où le métal a gelé avant d'atteindre la paroi du moule.

Mousse surélevée ou noyau flottant

Ce type de défaut entraînera une pièce moulée aux mauvaises dimensions. Le métal en fusion exerce une pression, et si le noyau n'est pas stabilisé ou si le moule n'est pas correctement serré, il peut se soulever, déformant le moulage.

Défaut de clignotant

Le solin aux joints est courant dans les pièces moulées mais doit être supprimé. Le solin est une fine peau créée lorsque le métal liquide s'infiltre entre les joints fermés du moule. S'il y a une instabilité dans le moule, les bavures peuvent être suffisamment graves pour déformer le moulage.

Non-concordance de moule ou défaut de décalage de moule

Cela peut se produire si le dessus et la traînée, ou le haut et le bas du moule sont mal alignés lorsqu'il est fermé. Le moulage qui en résulte est souvent comique, car les parties supérieure et inférieure du moule sont de travers.

Défaut d'instabilité du sable

L'instabilité du sable, un garnissage insuffisant ou des problèmes avec le mélange de sable de fonderie peuvent entraîner une perte de détails sur un moulage. Ce problème peut affecter les détails fins, comme les lettres ou les décorations, ou peut entraîner des bords flottants sur l'ensemble du casting.

Tours à froid ou fermetures à froid

Celles-ci se produisent lorsque la température du moule ou du matériau fondu est trop basse. Plutôt que de s'écouler rapidement à travers le moule, une partie du flux de métal ralentit et commence à durcir. Ce renflement de congélation devient un obstacle autour duquel le reste du métal tourbillonne :comme un rocher dans la rivière, il y a souvent une perturbation du côté aval de l'obstacle. La lèvre ronde visible du recouvrement froid crée une discontinuité permanente dans la surface de la pièce moulée. Ce défaut est visible à la surface et est parfois suffisamment petit pour être meulé ou rempli, mais une fermeture ou un recouvrement à froid peut aller suffisamment loin pour menacer l'intégrité structurelle de la pièce coulée.

Coups froids

Les tirs à froid sont également causés par le gel prématuré d'une partie du métal. Ils ressemblent à de petites boules de fer ou à des larmes qui sont maintenues, suspendues, dans le matériau qui les entoure.

Trous d'épingle et soufflures ou porosité de gaz

Cela peut être causé par le gaz dans le moule poussant à travers le métal en fusion, laissant des vides ou des bulles en refroidissant. Le gaz piégé peut être causé par les conditions du moule, s'il n'est pas assez poreux pour permettre au gaz de s'échapper. Les charges de ferraille rouillées et riches en hydrogène sont plus susceptibles de provoquer des défauts de trous d'épingle car elles apportent plus d'hydrogène avec elles. La porosité au gaz est différente de la porosité de retrait, bien que les deux laissent de petits trous dans le moulage et puissent être trouvées dans le même morceau de métal. La porosité du gaz a tendance à laisser des trous d'épingle réguliers en forme de bulle près du haut du moule.

Défauts de refroidissement

Porosité de retrait

La porosité de retrait est causée par un volume insuffisant de métal dans le moule. Au fur et à mesure que le métal refroidit et rétrécit, de petits trous sont laissés tout au long de la coulée. Ces trous sont généralement dentelés, par rapport aux trous d'épingle flottants lisses causés par le gaz.

Cavités de retrait

Celles-ci ressemblent à la porosité de retrait en ce sens qu'il n'y a pas assez de métal pour remplir l'espace lorsque la coulée refroidit et se rétracte. Cependant, ce défaut a tendance à être un problème structurel plus grave. Souvent, ces cavités de retrait apparaissent comme de grandes crevasses irrégulières au centre d'un volume de métal. Les moulages se refroidissent de l'extérieur vers l'intérieur, et ainsi la cavité peut se former au dernier endroit pour se refroidir. Ce n'est pas toujours le cas :des dépressions de retrait visibles à l'extérieur de la coulée peuvent apparaître en fonction de l'infrastructure des vannes, des glissières et des colonnes montantes supportant la coulée. Ces dépressions ne sont normalement pas dentelées ou ouvertes, mais plutôt des endroits où le métal semble enfoncé par rapport à la forme prévue. Un objet souffrant de beaucoup de rétrécissement peut être réparé en modifiant la conception du moulage, en effilant les murs et en lissant les coins, en plaçant des contremarches supplémentaires dans le motif ou en changeant l'endroit où les portes émergent.

Défauts de refroidissement

Des défauts de moulage par refroidissement peuvent se produire si le moule est trop froid ou si le moulage est retiré trop rapidement du sable. La congélation rapide peut rendre la surface des pièces moulées extrêmement fragile, comme si elles avaient été trempées à l'air. Lorsque le défaut est mécanique mais pas structurel, le recuit de la pièce moulée peut être en mesure de le sauver, en supprimant la fragilité par traitement thermique.

Larmes ou fissures à chaud

Des déchirures ou des fissures chaudes peuvent également survenir lors d'un refroidissement trop rapide. Celles-ci s'apparentent à des cavités de retrait, mais sont davantage des vides en forme de ruban dans le métal causés par un retrait rapide. Les pièces moulées présentant des déchirures ou des fissures à chaud seront moins performantes sur le plan mécanique.

Déformation de refroidissement

Il s'agit d'un défaut courant dans les moulages très longs et minces, mais cela peut également se produire dans d'autres formes. Dans ce défaut, la pièce moulée en métal se déforme de sa forme prévue pendant le refroidissement, ce qui la place en dehors des tolérances spécifiées.

Contrôle

Des problèmes de tolérance dimensionnelle ou de finition de surface peuvent souvent être observés lors d'une inspection visuelle et de mesures. Les tests de propriétés mécaniques peuvent également être effectués simplement. Certains des autres problèmes, comme la porosité et les cavités de retrait, sont internes au moulage. Des méthodes de test sont disponibles pour détecter les problèmes internes afin qu'un casting n'échoue pas de manière inattendue sous charge.

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