Défauts de Coulée Courants en Métallurgie : Causes et Prévention

Voici les principaux défauts de coulée :

1. Rugosité de Surface

Sable trop grossier ou température coulée trop élevée → surfaces rugueuses/grenuelles. Aciers : réaction surface moule-métal (fer oxydé + silice = composé rugueux). Réactions surface → porosité sous-surface ou micro-trous.

2. Croûtes (Scabs) ou Gondolages (Buckles)

Cisaillement sable surface coquille → couche métal séparée par couche sable. Scabs = particules petites, buckles = gros défauts. Causes : sable trop fin, faible perméabilité, humidité élevée, pilonnage inégal, coulée lente/intermittente. Prévention : sable haute plasticité à chaud / faible dilatation, tampon dilatation dans sable, remplissage rapide.

3. Soufflures (Blow-Holes)

Vides internes (trous lisses ronds/ovaux, surface brillante), porosité interne dispersée, dépressions surface → excès gaz non évacués. Causes : pilonnage dur, humidité excessive, faible perméabilité, grains trop fins, éventage incomplet/mauvais, température moule basse, excès matières carbonées/organiques (génératrices gaz). Parfois mauvais modèles/boîtes noyaux → piégeage gaz zones aveugles. Contrôle par correction points ci-dessus.

4. Micro-trous (Pinholes)

Réactions surface → porosité sous-surface/micro-trous. Alliages Al > 1 % Mg : Mg réagit vapeur eau moule → H₂ → micro-trous H₂ surface. Aciers : désoxydation incomplète métal fondu → micro-trous sous-surface.

5. Taches de Sable (Sand Spots)

Dépressions irrégulières aléatoires/groupées → impuretés aux sommets formés par métal. Causes : lessivage particules par métal (système alimentation/parois), turbulence excessive grille, giclement métal. Contrôle : moulage, alimentation, fusion corrects.

6. Boursouflure (Swell)

Élargissement cavité à la coulée. Causes : pilonnage insuffisant ou coulée trop rapide.

7. Retrait (Shrinkage)

Vides par contraction concentrée à la solidification. Causes : mauvais positionnement grilles/canaux, conception défaillante, congés insuffisants aux angles.

8. Fissures à Chaud (Hot-Tears)

Fissures bords irréguliers par contraintes traction pendant solidification. Discontinuité par contraction entravée, juste après solidification. Causes : dureté moule/pilonnage excessive, résistance sèche/chaude élevée, contrôle température métallurgique/coulée insuffisant, congés/renforts insuffisants aux jonctions sections.

9. Fissures à Froid (Cold-Cracks)

Similaires fissures à chaud mais discontinuité moindre, défaut < 270 °C.

10. Grenailles de Surface / Replats (Cold-Shots / Surface Laps)

Défauts externes : deux jets métal trop froids pour souder. Coulée lente, conception défaillante, grille trop petite. Contrôle : métal plus chaud, épines profilées pour écoulement lisse. Petites sphères quasi distinctes de la pièce.

11. Soulèvements et Décalages (Lifts and Shifts)

Défauts externes : désalignement parties modèle, équipement châssis, mauvais ajustement chemises moule, manipulation incorrecte.

12. Éponge / Nid d'Abeille (Sponginess / Honey-Combing)

Défaut externe : cavités multiples rapprochées. Causes : saletés/essaim dans métal, écumage imparfait, mauvaise qualité métal fondu.

13. Noyaux Déplacés (Displaced Cores)

Poussée d'Archimède noyaux dans métal. Noyaux solidement ancrés. Noyaux longs : fléchissement géré par fers de noyau rigides, chapes bien placées.

14. Noyaux Mal Positionnés (Misplaced Cores)

Épaisseurs inégales. Mouleur n'a pas vérifié épaisseurs assemblage final moule/noyaux.

15. Coulée Incomplète (Pour-Short)

Remplissage incomplet : métal insuffisant dans poche, interruptions pendant coulée.

16. Porosité Gazeuse (Gas Porosity)

Vides arrondis parois lisses → gaz dissous métal fusion/coulée. Alimentation imparfaite → vides angulaires bras dendritiques. Micro-porosité fine métaux non-ferreux → teneur gaz + retrait métal.

17. Fuites (Run-Outs)

Écoulement métal hors cavité → pièce incomplète. Causes : modèle trop grand, surfaces plaque assemblage inégales, poids/serrages moule insuffisants, pression coulée excessive.

18. Pénétration Métallique (Metal Penetration)

Métal dans interstices grains sable. Agrégat fondu métal-sable surface → fini rugueux. Causes : pilonnage tendre, sable moule/noyau trop grossier, température métal excessive.

19. Bavures (Fins)

Saillie mince non prévue. Joint moule/noyau. Causes : fuite métal, mauvais ajustement moules/noyaux, pression métal élevée, poids/serrages insuffisants.

20. Poches d'Air Internes (Internal Air Pockets)

Coulée métal bouillant ou coulée rapide métal fondu.

21. Scories / Inclusions Sable (Dross / Sand Inclusion)

Oxydes/produits réaction métal. À éliminer de la poche avant coulée. Causes : mauvais contrôle fusion/coulée, conception alimentation, pratique sable moule.

Prévention inclusions laitier/scories :

• Écumage avant coulée ou poches culbutantes (bottom-pouring)
• Bassins coulée : laitier/scories remontent, n'entrent pas dans système canaux
• Système canaux avec action écumage supplémentaire
• Canaux profilés → minimisent emprisonnement air / formation scories/laitier
• Contrôle perméabilité moule et teneur gaz → réduit piégeage air/gaz moule, minimise scories réactions moule-métal

22. Manques de Coulée (Misruns)

Coins/cavités mal remplis. Causes : température coulée basse, fluidité insuffisante, grilles trop petites, trop de restrictions système alimentation. Autre défaut : grenaille (cold shot) = deux jets froids se rencontrent jonction cavité, ne fusionnent pas → moule mal rempli.

23. Micro-trous et Trous de Gaz (Pinholes and Gas Holes)

Micro-trous : nombreux, très petits, visibles surface après grenaillage. Causes : humidité élevée, matières génératrices gaz sable, métal défectueux. Trous gaz : apparaissent usinage/coupe. Causes : humidité, métal défectueux.

24. Soudures (Seams)

Défauts jonction deux jets métal.

25. Déformation (Distortion)

Contraintes contraction.

26. Retrait Localisé (Drawing)

Trous minis/gros surface noire. Contraction métal dans moule. Fréquent gros bosses restant liquides après solidification entourage. Entourer de chills pour refroidissement rapide.

27. Défauts Mineurs

Chutes (drops), écrasements (crushes), coupures (cuts), lavages (washes). Chute = surface supérieure moule craque, sable tombe dans métal. Causes : faible résistance verte, faible dureté moule, sable chaud, renforts insuffisants.

Défauts par Alimentation Incomplète

Retrait solidification = cause majeure nombreux défauts.

Imperfections Externes

Cavités localisées points chauds non alimentés (régions déprimées coquille/surfaces supérieures). Alimentation gravement insuffisante → non-saineté interne indiquée par imperfections externes : perforations paroi, déformation par enfoncement point faible, trous vers allongés au réservoir surface coquille, défauts aspect scories surfaces coquille froissées/rentrées, micro-vides type micro-trous.

Imperfections Internes

Retrait massif, retrait médian, micro-porosité = retrait solidification :

a. Retrait Médian (Centre-Line Shrinkage)

Vide étroit, plus ou moins continu, ligne médiane pièces à sections plaques étendues. Alliages gel intervalle étroit (aciers).

b. Retrait Interdendritique (Micro-Porosité)

Alliages intervalle gel large → ce défaut si mal alimentés + gaz dissous.

c. Fissuration à Chaud Interne (Internal Hot Tearing)

Mauvaise alimentation. Discontinuités radiales depuis zone basse densité. Révélées radiographie. Ressemblent fissures chaudes externes mais radiales (pas parallèles).