Étapes impliquées dans le processus de casting :4 étapes principales | Sciences de la fabrication

Les points suivants mettent en évidence les quatre principales étapes du processus de casting. Les étapes sont :- 1. Préparation du modèle et du moule 2. Fusion et coulée du métal liquéfié 3. Refroidissement et solidification du métal liquide 4. Défauts et son inspection.

Étapes impliquées dans le processus de casting # 1. Préparation de Motif et moule  :

Un modèle est la réplique de la pièce à couler et sert à préparer la cavité du moule. Les motifs sont en bois ou en métal. Un moule est un assemblage de deux ou plusieurs blocs métalliques, ou particules réfractaires liées (sable) constitué d'une cavité primaire.

La cavité du moule contient le matériau liquide et agit essentiellement comme un négatif du produit souhaité. Le moule contient également des cavités secondaires pour verser et canaliser la matière liquide dans la cavité primaire et pour servir de réservoir, si nécessaire.

Un cadre à quatre côtés dans lequel un moule en sable est fabriqué est appelé flacon. Si le moule est composé de plusieurs parties, la partie supérieure est appelée chape et celle du bas est appelée traînée.

Pour produire des profilés creux, l'entrée du métal liquide est empêchée en ayant un noyau dans la partie correspondante de la cavité du moule. Les projections sur le motif pour localiser le noyau dans le moule sont appelées impressions de noyau. Il existe divers types de modèles et de moules en fonction du matériau, du travail et du nombre de moulages requis.

Allocations de motif :

Un motif est toujours un peu plus grand que le travail final à produire. Cet excès de dimensions est appelé tolérance de motif. Il existe deux catégories de surépaisseurs de motif, à savoir, la surépaisseur de retrait et la surépaisseur d'usinage.

La marge de retrait est prévue pour prendre en charge les contractions d'un moulage.

La contraction totale d'un moulage se déroule en trois étapes, et consiste en :

(i) La contraction du liquide de la température de coulée à la température de congélation,

(ii) La contraction associée au changement de phase de liquide à solide,

(iii) La contraction de la coulée solide de la température de congélation à la température ambiante.

Il faut cependant noter que ce n'est que la dernière étape de la contraction qui est prise en charge par la marge de retrait. De toute évidence, le montant de la tolérance de retrait dépend du coefficient linéaire de dilatation thermique α_l du matériel. Plus la valeur de ce coefficient est élevée, plus la valeur de la marge de retrait est élevée.

Pour une dimension l d'une pièce moulée, la tolérance de retrait est donnée par le produit α_l l(θ_f – θ₀ ), où _f est le point de congélation du matériau et θ₀ est la température ambiante. Ceci est normalement exprimé par unité de longueur pour un matériau donné. Le tableau 2.1 donne une idée quantitative de la tolérance de retrait pour le moulage de différents matériaux.

Habituellement, une surface coulée est trop rugueuse pour être utilisée de la même manière que la surface du produit final. En conséquence, des opérations d'usinage sont nécessaires pour produire la surface finie. L'excédent des dimensions de la coulée (et par conséquent des dimensions du modèle) par rapport à celles du travail final pour prendre en charge l'usinage s'appelle la surépaisseur d'usinage.

La surépaisseur totale d'usinage dépend également du matériau et de la dimension globale du travail, mais pas de manière linéaire comme la surépaisseur de retrait. Le tableau 2.1 donne également une idée de la surépaisseur d'usinage pour divers matériaux. Pour les surfaces internes, les surépaisseurs fournies doivent évidemment être négatives, et normalement les surépaisseurs d'usinage sont supérieures de 1 mm à celles indiquées dans le tableau.

Il existe un autre écart par rapport aux dimensions du travail d'origine et est intentionnellement prévu dans le modèle ; c'est ce qu'on appelle le brouillon. Il s'agit d'un cône mis sur la surface parallèlement à la direction de retrait du motif de la cavité du moule. Une ébauche facilite le retrait du patron. La valeur moyenne du tirant d'eau est comprise entre 1/2° et 2°.

Préparation du moule :

Les moules sont fabriqués à la main si le nombre de moules à préparer est faible. Si un grand nombre de moules simples sont nécessaires, des machines de moulage sont alors utilisées.

Dans cet article, nous discuterons brièvement de certaines caractéristiques importantes de la fabrication de moules; en outre, certaines machines de moulage typiques seront décrites.

Pour faciliter un retrait facile du motif, un composé de séparation, par exemple du talc non mouillant, est saupoudré sur le motif. Du sable de parement à grains fins est utilisé pour obtenir une bonne surface sur la coulée. Normalement, un poids mort est placé sur le ballon à chape pour empêcher le ballon à chape de flotter en raison des forces hydrodynamiques du métal liquide.

Pour un moule de grande taille, il faut prendre soin d'éviter que le sable ne tombe du flacon à copeaux lorsqu'il est soulevé pour enlever le motif. Cela peut être fait en fournissant des supports supplémentaires, appelés gaggers, à l'intérieur de la flasque. Pour une coulée à surfaces rentrantes, par exemple une roue avec une rainure au niveau de la jante, le moule peut être réalisé en trois parties (Fig. 2.3). La partie entre la chape et la traînée est appelée la joue. Pour une évacuation facile des gaz, des trous d'aération sont prévus dans la flasque.

Les machines de moulage fonctionnent sur un ou une combinaison des principes expliqués à la Fig. 2.4. Lors du pilonnage par secousses, le moule est soulevé sur une hauteur d'environ 5 cm et lâché 50 à 100 fois à une vitesse de 200 fois par minute. Cela provoque un pilonnage quelque peu inégal, mais convient tout à fait aux surfaces horizontales. Par contre, la compression est jugée satisfaisante pour des flacons peu profonds. L'opération d'élingage de sable est également très rapide et se traduit par un pilonnage uniforme. Ceci, cependant, entraîne un coût initial élevé.

Étapes impliquées dans le processus de casting # 2. Fusion et coulée du métal liquéfié :

Fusion  :

Un soin approprié lors de la fusion est essentiel pour une bonne coulée sans défaut. Les facteurs à prendre en compte lors de la fusion comprennent les gaz dans les métaux, la sélection et le contrôle de la ferraille, le flux, le four et la température. Nous allons maintenant donner une brève discussion sur ces derniers.

Gaz dans les métaux  :

Les gaz dans les métaux conduisent normalement à des moulages défectueux. Cependant, la présence d'une quantité contrôlée de gaz spécifiques peut être bénéfique pour conférer certaines qualités souhaitables aux pièces moulées.

Dans les moulages métalliques, les gaz-

(i) Peut être piégé mécaniquement (dans de telles situations, des dispositifs de ventilation appropriés dans le moule empêchent leur apparition),

(ii) Peut être généré en raison de la variation de leur solubilité à différentes températures et phases, et

(iii) Peut être produit en raison de réactions chimiques.

Les gaz les plus couramment présents sont l'hydrogène et l'azote. Les métaux sont divisés en deux groupes en ce qui concerne la solubilité de l'hydrogène. Un groupe est appelé endothermique; cela comprend les métaux communs tels que l'aluminium, le magnésium, le cuivre, le fer et le nickel.

L'autre groupe, dit exothermique, comprend, entre autres, le titane et le zirconium. Les métaux endothermiques absorbent moins d'hydrogène que les métaux exothermiques. De plus, dans les métaux endothermiques, la solubilité de l'hydrogène augmente avec la température. L'inverse est vrai pour les métaux exothermiques.

Dans les deux cas, la solubilité (5) peut être exprimée comme-

S =C exp [-E_s /(k θ)], (2.1)

où E_s (positif pour endothermique) est la chaleur de solution de 1 mol d'hydrogène et 6 est la température absolue avec C et k comme constantes. L'équation (2.1) montre clairement que la précipitation des gaz pendant le refroidissement ne peut pas avoir lieu dans les métaux exothermiques pour lesquels E_s est négatif.

On pense que l'hydrogène se dissout interstitiellement dans les métaux exothermiques, provoquant ainsi une distorsion du réseau. Dans les métaux endothermiques, l'hydrogène se dissout dans les défauts du réseau et ne produit aucune distorsion. Le tableau 2.2 montre la solubilité de l'hydrogène dans les phases solide et liquide à la température de solidus pour divers métaux. La différence de ces solubilités est responsable de l'évolution des gaz.

Il convient de noter que la solubilité de l'hydrogène est un problème aigu dans la coulée ferreuse. Ici, bien que la quantité d'hydrogène en poids semble négligeable, le volume dégagé lors de la solidification est assez important. La loi de Sievert stipule que la quantité d'hydrogène dissous dans une masse fondue varie comme -

Les principales sources d'hydrogène dans un bain de fusion sont l'humidité du four, l'air, l'huile et la graisse. Il n'y a pas d'addition déshydrogénante simple pour éliminer l'hydrogène sous forme de laitier. Il faut donc veiller à maintenir le niveau d'hydrogène au minimum.

La plupart des techniques d'élimination de l'hydrogène sont basées sur l'équation (2.2), c'est-à-dire la réduction de la pression partielle de l'hydrogène en faisant barboter un autre gaz insoluble sec à travers la masse fondue. Pour les métaux non ferreux, le chlore, l'azote, l'hélium ou l'argon sont utilisés. L'azote ne peut pas être utilisé pour les alliages ferreux et à base de nickel car il est soluble dans ceux-ci, et il peut également former des nitrures qui affectent la taille des grains; par conséquent, dans les alliages ferreux en particulier, un contrôle précis de l'azote est nécessaire. Dans de telles situations, des bulles de monoxyde de carbone sont utilisées. Cela élimine non seulement l'hydrogène mais aussi l'azote; la teneur en carbone est contrôlée par une oxydation et une recarburation ultérieures.

Pour les métaux ferreux, une diminution marquée de la solubilité de l'azote lors du changement de phase peut entraîner une porosité dans la coulée. La rentrée d'azote de l'air est empêchée par le laitier imperméable au sommet de la fonte.

Actuellement, la fusion sous vide est de plus en plus utilisée pour empêcher la dissolution de gaz dans les métaux et la combinaison d'éléments réactifs dans la fusion. Les ajouts dans la poche, plutôt que dans la masse fondue, se sont avérés plus efficaces pour contrôler les gaz et les compositions chimiques.

Fours :

Les fours utilisés pour la fusion des métaux sont très différents les uns des autres. Le choix d'un four dépend principalement de la chimie du métal, de la température maximale requise, ainsi que du débit et du mode de livraison du métal. Les autres facteurs importants dans le choix sont la taille et la forme des matières premières disponibles.

La chimie des métaux décide non seulement du contrôle des éléments standard mais également de certaines propriétés mécaniques importantes, par exemple l'usinabilité.

La température optimale après fusion est déterminée par une propriété, appelée fluidité, du métal. La fluidité fait référence à la capacité relative du métal liquide à remplir le moule à une température donnée. Normalement, plus la viscosité est faible, plus la fluidité est élevée. La fluidité d'un métal peut être vérifiée comme suit.

Une spirale de dimensions standard est coulée avec le métal liquide à différentes températures. La longueur de la spirale qui peut être ainsi alimentée avant le début de la solidification donne la mesure de la fluidité. Si l'on examine les courbes température-fluidité pour différents métaux, on constate que plus la fluidité d'un métal est élevée, plus la différence nécessaire entre la température de coulée (température du four) et la température de fusion est faible.

Pour remplir complètement les sections fines et complexes du moule, cette différence doit être un minimum. Une grande différence implique un coût plus élevé et une plus grande solubilité du gaz.

La vitesse et le mode de livraison du métal liquide sont en grande partie déterminés par le processus de fusion par lots ou en continu utilisé.

Coulage (conception de la porte)  :

Après fusion, le métal est coulé ou injecté dans la cavité du moule. Une bonne conception de grille assure la distribution du métal dans la cavité du moule à un taux approprié sans perte de température excessive, turbulence et piégeage de gaz et de scories.

Si le métal liquide est coulé très lentement, alors le temps de remplissage du moule est assez long et la solidification peut commencer avant même que le moule ne soit complètement rempli. Cela peut être évité en utilisant trop de surchauffe, mais la solubilité du gaz peut alors poser un problème. D'un autre côté, si le métal liquide heurte la cavité du moule à une vitesse trop élevée, la surface du moule peut être érodée. Ainsi, un compromis doit être fait pour arriver à une vitesse optimale.

Étapes impliquées dans le processus de casting # 3. Refroidissement et solidification de Liquid Metal  :

Une compréhension claire du mécanisme de solidification et de refroidissement des métaux et alliages liquides est essentielle pour la production de pièces moulées réussies. Pendant la solidification, de nombreuses caractéristiques importantes telles que la structure cristalline et la composition de l'alliage à différentes parties de la coulée sont décidées. De plus, à moins qu'un soin approprié ne soit pris, d'autres défauts, par exemple, une cavité de retrait, une fermeture à froid, un mauvais fonctionnement et une déchirure à chaud, se produisent également.

Conception et placement de la colonne montante :

Le temps de solidification dépend principalement du rapport VIA, où V est le volume de la coulée et A est la surface de dissipation thermique (c'est-à-dire de la coulée). Ceci est également à prévoir intuitivement car la quantité de chaleur contenue est proportionnelle au volume et le taux de dissipation de chaleur dépend de la surface. Cette information est utilisée lors de la conception d'une colonne montante pour s'assurer que la colonne montante se solidifie après la coulée.

Cependant, les informations sur la quantité de métal liquide nécessaire à partir de la colonne montante ne sont utilisées que pour compenser le retrait qui a lieu entre la température de coulée et la solidification. Selon le métal, le pourcentage de ce retrait varie de 2,5 à 7,5. Ainsi, l'utilisation d'un grand volume de colonne montante (pour assurer un temps de solidification important) n'est pas économique. Ainsi, une colonne montante doit être conçue avec le volume minimum possible tout en maintenant une vitesse de refroidissement inférieure à celle de la coulée.

On peut noter qu'une coulée à fort rapport surface/volume nécessite une colonne montante supérieure à celle déterminée en ne considérant que la vitesse de refroidissement. C'est ce que montre clairement l'exemple qui suit.

Considérons une plaque d'acier de dimensions 25 cm x 25 cm x 0,25 cm. Le casting a alors le rapport A/V comme –

La contremarche que nous avons considérée a le volume 1,95 cm ³ seul. Par conséquent, une colonne montante beaucoup plus grande est nécessaire.

Pour une forme donnée du riser, les dimensions du riser doivent cependant être choisies de manière à donner un rapport A/V minimum, et le volume minimum doit être assuré dès la prise en compte du retrait. Il ne faut pas oublier qu'un métal liquide ne s'écoule de la colonne montante dans le moule que pendant la première partie du processus de solidification. Cela nécessite que le volume minimum de la colonne montante soit environ trois fois celui dicté par la seule considération de retrait.

Pour vérifier l'adéquation de la taille de la colonne montante pour un moulage en acier, la relation de Caine est normalement utilisée. Le temps de solidification est proportionnel au carré du rapport volume/surface. La relation de Caine, cependant, est basée sur l'hypothèse que la vitesse de refroidissement est linéairement proportionnelle au rapport surface/volume.

Ici, l'ordonnée d'un point sur la courbe indique le rapport volumique et l'abscisse le rapport de congélation; de plus, les indices c et r se réfèrent respectivement à la coulée et à la colonne montante. Pour une combinaison coulée-colonne donnée, si le point de la figure 2.31 tombe à droite de la courbe, l'adéquation de la colonne montante est assurée. L'équation d'une courbe en anneau de montée est de la forme

Lorsque a est la constante de congélation du métal, b est le rapport de contraction du liquide au solide et c est une constante dépendant des différents milieux autour de la colonne montante et de la coulée. La valeur de c est l'unité si le matériau du moule autour de la pièce moulée et de la colonne montante est le même. Pour l'acier, les valeurs typiques sont a =0,1 et b =0,03.

Le calcul fastidieux de (A/V)_c pour une coulée complexe a donné lieu à une autre méthode où une courbe en anneau ascendant du type illustré à la figure 2.32 est utilisée. Dans cette méthode, le facteur de forme (l + w)/h, au lieu de (A/V)_c , est tracé le long de l'axe des x, où l, w et h désignent respectivement la longueur maximale, la largeur maximale et l'épaisseur maximale de la coulée. Cette méthode et la relation de Caine donnent des résultats presque identiques pour un moulage de forme simple. Si les appendices du corps principal (de forme simple et régulière) d'une pièce moulée sont minces, alors le temps de solidification ne change pas de manière significative.

En conséquence, une augmentation marginale du volume calculé (sur la base du corps principal) de la colonne montante effectue le travail de manière satisfaisante. Au fur et à mesure que les appendices s'alourdissent, le volume de riser nécessaire est calculé sur la base d'un volume total modifié de la coulée. Le volume total de la coulée est égal au volume de la section principale plus le pourcentage effectif du volume de l'appendice, appelé volume parasite.

Le pourcentage effectif est estimé à partir de courbes du type de celles représentées sur la figure 2.33. Une forme est appelée en forme de plaque ou en forme de barre selon que la largeur de la section transversale est supérieure ou inférieure à trois fois la profondeur.

Aucun moyen spécial de contrôler la vitesse de refroidissement (et donc le temps de solidification) de la coulée ou de la colonne montante. En pratique, cependant, des blocs réfrigérants ou des ailettes minces sont utilisés sur la coulée pour augmenter sa vitesse de refroidissement. Le refroidissement est moins efficace pour un métal ayant une conductivité thermique supérieure à celle du refroidissement. De même, pour augmenter le temps de solidification du riser, des composés exothermiques sont ajoutés dans le riser pour le maintenir en fusion plus longtemps.

Jusqu'à présent, nous avons limité notre discussion à l'adéquation de la taille de la colonne montante du point de vue du retrait et de la vitesse de refroidissement. Un autre aspect important de la bague montante est de garantir que le métal liquide disponible dans la colonne montante peut être acheminé aux emplacements souhaités dans la coulée.

En effet, le gradient thermique, au sein de la coulée, lors de la dernière étape de refroidissement est le facteur le plus important. La pente minimale admissible dépend de la forme et de la taille de la section transversale. Normalement, pour une coulée avec un faible rapport (A/V) (par exemple, cube et sphère), une colonne montante centrale est capable d'alimenter toute la coulée. D'autre part, pour une coulée avec un rapport (A/V) élevé (par exemple, pour une barre et une plaque), généralement plus d'une colonne montante est nécessaire. Dans un tel cas, un emplacement approprié de la colonne montante doit être décidé.

Pour une tôle d'acier jusqu'à 100 mm d'épaisseur, une colonne montante centrale est satisfaisante si la distance d'alimentation maximale est inférieure à 4,5 fois l'épaisseur de la tôle. La distance d'alimentation doit être mesurée à partir du bord de la colonne montante, comme expliqué sur la figure 2.34a. Il est à noter que, sur la distance totale de 4,5 t, la pente de la colonne montante prévaut jusqu'à une distance de 2 t, tandis que la pente de fond prévaut sur la distance restante de 2,5 t. Ainsi, la distance maximale entre les bords de deux contremarches consécutives est de 4t et non de 9t (voir Fig. 2.34b).

Une barre de section carrée avec des côtés mesurant 50-200 mm peut être alimentée de manière satisfaisante à partir d'une seule colonne montante, jusqu'à une distance maximale de 30 µs, où s est le côté du carré exprimé en mm. La distance maximale entre les bords de deux contremarches consécutives est de 1,2 s (et non de 60 s).

La présence d'un froid dans le moule augmente la distance d'alimentation de la colonne montante. Ceci est obtenu en fournissant un gradient thermique prononcé avec une diminution conséquente de la résistance d'alimentation. Il est évident que le froid doit être placé aux extrémités si une seule colonne montante est utilisée. Pour plus d'un élévateur, le froid doit être placé à mi-chemin entre les deux élévateurs. La figure 2.35 explique schématiquement le placement correct des colonnes montantes et des refroidisseurs. Les distances maximales admissibles pour divers cas sont également indiquées dans cette figure.

Étapes impliquées dans le processus de casting # 4. Défauts et son Inspection  :

Défauts de casting :

Le traitement se limite essentiellement aux moulages en sable.

Les défauts d'un moulage peuvent survenir en raison des défauts d'un ou plusieurs des éléments suivants :

(i) Conception du moulage et du modèle.

(ii) Sable de moulage et conception du moule et du noyau.

(iii) Composition du métal.

(iv) Fusion et coulée.

(v) Gating et anneau de montée.

Les défauts suivants sont le plus souvent rencontrés dans les moulages en sable :

(i) Blow- Il s'agit d'une cavité assez grande et bien arrondie produite par les gaz qui déplacent le métal en fusion à la surface de coupe d'un moulage. Les coups se produisent généralement sur une surface de coulée convexe et peuvent être évités en ayant une ventilation appropriée et une perméabilité adéquate. Une teneur contrôlée en humidité et en composants volatils du mélange de sable aide également à éviter les trous de soufflage.

(ii) Cicatrice- Un coup peu profond, généralement trouvé sur une surface de coulée plate, est appelé cicatrice.

(iii) Blister- Il s'agit d'une cicatrice recouverte de fines couches de métal.

(iv) Trous de gaz - Il s'agit de bulles de gaz piégées ayant une forme presque sphérique et se produisant lorsqu'une quantité excessive de gaz est dissoute dans le métal liquide.

(v) Trous d'épingle - Ce ne sont rien d'autre que de minuscules trous de soufflage et se produisent soit au niveau de la surface de coulée, soit juste en dessous. Normalement, ceux-ci se trouvent en grand nombre et sont presque uniformément répartis sur toute la surface de coulée.

(vi) Porosité - Ceci indique de très petits trous uniformément dispersés dans un moulage. Il survient lorsqu'il y a une diminution de la solubilité du gaz lors de la solidification.

(vii) Goutte- Une projection de forme irrégulière sur la surface de chape d'un moulage s'appelle une goutte. Ceci est causé par la chute de sable de la chape ou d'autres projections en surplomb dans le moule. Une résistance adéquate du sable et l'utilisation de gaggers peuvent aider à éviter les gouttes.

(viii) Inclusion- Il s'agit d'une particule non métallique dans la matrice métallique. Il devient hautement indésirable lorsqu'il est séparé.

(ix) Écrases - Les impuretés plus légères apparaissant sur la surface supérieure d'un moulage sont appelées crasses. Il peut être pris en charge au stade de la coulée en utilisant des éléments tels qu'une passoire et un écumoire.

(x) Saleté - Parfois, des particules de sable qui tombent de la chape s'incrustent sur la surface supérieure d'un moulage. Une fois retirés, ceux-ci laissent de petits trous angulaires, appelés saletés. Des défauts tels que les chutes et la saleté suggèrent qu'un motif bien conçu devrait avoir le moins de place possible dans la chape. De plus, la surface la plus critique doit être placée dans la traînée.

(xi) Wash- Une faible projection sur la surface de traînée d'un lancer commençant près de la porte s'appelle un wash. Ceci est causé par l'érosion du sable due au jet à grande vitesse de métal liquide dans la vanne de fond.

(xii) Boucle - Il s'agit d'une dépression longue, assez peu profonde et large en forme de V se produisant à la surface d'un moulage plat d'un métal à haute température. A cette température élevée, une expansion de la fine couche de sable sur la face du moule a lieu avant que le métal liquide sur la face du moule ne se solidifie. Comme cette expansion est obstruée par le ballon, la face du moule a tendance à se bomber, formant la forme en V. Une bonne quantité d'additifs volatils dans le mélange de sable est donc essentielle pour faire de la place à cette expansion et éviter les boucles.

(xiii) Gale- Il s'agit de la fine couche rugueuse d'un métal, dépassant de la surface de coulée, au-dessus d'une fine couche de sable. La couche est maintenue sur le moulage par un longeron métallique à travers le sable. Une croûte se forme lorsque le sable soulevé est séparé de la surface du moule et que le métal liquide s'écoule dans l'espace entre le moule et le sable déplacé.

(xiv) Queue de rat - Il s'agit d'une longue dépression angulaire peu profonde que l'on trouve normalement dans une coulée mince. La raison de sa formation est la même que celle d'une boucle. Ici, au lieu du soulèvement du sable en expansion, la couche comprimée se rompt d'une couche, glissant sur l'autre.

(xv) Penetration- If the mould surface is too soft and porous, the liquid metal may flow between the sand particles up to a distance, into the mould. This causes rough porous projections and this defect is called penetration. The fusion of sand on a casting surface produces a rough, glossy appearance.

(xvi) Swell- This defect is found on the vertical surfaces of a casting if the moulding sand is deformed by the hydrostatic pressure caused by the high moisture content in the sand.

(xvii) Misrun- Many a time, the liquid metal may, due to insufficient superheat, start freezing before reaching the farthest point of the mould cavity. The defect that thus results is termed as a misrun.

(xviii) Cold shut- For a casting with gates at its two sides, the misrun may show up at the centre of the casting. When this happens, the defect is called a cold shut.

(xix) Hot tear- A crack that develops in a casting due to high residual stresses is called a hot tear.

(xx) Shrinkage cavity- An improper riser may give rise to a defect called shrinkage cavity, as already detailed.

(xxi) Shift- A misalignment between two halves of a mould or of a core may give rise to a defective casting. Accordingly, this defect is called a mould shift or a core shift.

Inspection of Castings  :

Nondestructive inspection techniques are essential for creating a confidence when using a cast product. In this article, we shall briefly outline some of these techniques for testing the various kinds of defects.

1. Visual Inspection:

Common defects such as rough surfaces (fused sand), obvious shifts, omission of cores, and surface cracks can be detected by a visual inspection of the casting. Cracks may also be detected by hitting the casting with a mallet and listening to the quality of the tone.

2. Pressure Test:

The pressure test is conducted on a casting to be used as a pressure vessel. In this, first all the flanges and ports are blocked. Then, the casting is filled with water, oil, or compressed air. Thereafter, the casting is submerged in a soap solution when any leak will be evident by the bubbles that come out.

3. Magnetic Particle Inspection:

The magnetic particle test is conducted to check for very small voids and cracks at or just below the surface of a casting of a ferromagnetic material.This done, the powdered ferromagnetic material is spread out onto the surface.

The presence of voids or cracks in the section results in an abrupt change in the permeability of the surface; this, in turn, causes a leakage in the magnetic field. The powdered particles offer a low resistance path to the leakage. Thus, the particles accumulate on the disrupted magnetic field, outlining the boundary of a discontinuity.

4. Dye-Penetrant Inspection:

The dye-penetrant method is used to detect invisible surface defects in a nonmagnetic casting. The casting is brushed with, sprayed with, or dipped into a dye containing a fluorescent material. The surface to be inspected is then wiped, dried, and viewed in darkness. The discontinuities in the surface will then be readily discernible.

5. Radiographic Examination:

The radiographic method is expensive and is used only for subsurface exploration. In this, both X- and y-rays are used. With y-rays, more than one film can be exposed simultaneously; however, X-ray pictures are more distinct. Various defects, e.g., voids, non-metallic inclusions, porosity, cracks, and tears, can be detected by this method. On the exposed film, the defects, being less dense, appear darker in contrast to the surrounding.

6. Ultrasonic Inspection:

In the ultrasonic method, an oscillator is used to send an ultrasonic signal through the casting. Such a signal is readily transmitted through a homogeneous medium. However, on encountering a discontinuity, the signal is reflected back. This reflected signal is then detected by an ultrasonic detector. The time interval between sending the signal and receiving its reflection determines the location of the discontinuity.

The method is not very suitable for a material with a high damping capacity (e.g., cast iron) because in such a case the signal gets considerably weakened over some distance.