Défauts de fonderie de métal : types, causes et remèdes

« Les défauts de coulée sont des irrégularités indésirables apparaissant généralement lors de la formation d’une pièce en métal ou d’un produit. Ces défauts peuvent être acceptés ou refusés en fonction du type de défaut prévu, car ils peuvent avoir un impact significatif sur la qualité des produits de coulée finaux. »

Le moulage du métal est un processus complexe de fabrication de pièces en appliquant une pression pour forcer le métal en fusion dans un moule. En tant que tel, il est vulnérable à plusieurs défauts indésirables qui peuvent avoir un impact sur la qualité de la pièce ou des produits d’utilisation finale. Ces défauts de coulée constituent une préoccupation importante pour les fabricants. Les défauts de fonderie peuvent être classés selon leur type, leur cause et leur solution. Connaître ces défauts et leurs causes est essentiel pour contrôler le processus de coulée et produire des pièces aux performances optimales. Cette approche permettra d’éviter les erreurs et de garantir que les clients reçoivent les meilleurs produits. Ce guide fournira des informations générales sur les défauts de fonderie causés par différents processus de coulée et donnera des exemples de défauts dans la coulée des métaux. Vous apprendrez également les principales raisons de ces défauts et les remèdes respectifs qui peuvent être appliqués à chacun pour prévenir et préserver la qualité des pièces.

Quels sont les défauts de moulage ? 

Les défauts de fonderie sont des imperfections indésirables dans une pièce moulée qui diffèrent de la qualité idéale. Ces imprécisions peuvent être principalement causées par une défaillance du matériau, de l'équipement de coulée ou des procédures non optimisées.

Défauts de moulage sous pression

La technique de moulage sous pression implique une haute pression pour forger le métal en fusion liquide afin de remplir la cavité du moule, comme dans le cas du moulage par injection de plastique. Il convient à la production de nombreux composants, produits ou prototypes de petite, moyenne ou grande taille. Le moulage sous pression donne des surfaces lisses et des dimensions précises. Cependant, s’il n’est pas bien exécuté, il impute plusieurs défauts aux produits coulés.

Types de défauts de coulée

Parlons maintenant des différents types de défauts, de leurs causes possibles et de leurs solutions.

Défauts métallurgiques

L’utilisation de matériaux métalliques de coulée inappropriés provoque principalement des défauts métallurgiques. Les catégories courantes de défauts métallurgiques comprennent :

Défauts de porosité

Défaut de porosité

Les défauts de porosité sont des défauts internes de moulage sous pression qui sont généralement difficiles à détecter et sont situés à l'intérieur des pièces moulées. Ils se produisent dans les minuscules trous, vides ou poches d’air du métal. Ceux-ci se forment généralement lorsque l'air est emprisonné dans le métal avant la coulée et peuvent provoquer la formation de vides au sommet de la matrice ou un remplissage lent du moule. Ainsi, la dernière couche peut avoir une moindre résistance mécanique. Il existe deux principaux types de défauts de porosité :

Défauts de porosité du gaz

Ces défauts sont généralement circulaires ou ovales et apparaissent à la surface des pièces moulées. Ils ont un corps lisse et apparaissent généralement de couleur jaune vif ou blanche. Les défauts de porosité des gaz peuvent être facilement identifiés après le processus de coulée grâce aux techniques suivantes : inspection par ultrasons ou par magnétoscopie. Cependant, un appareil à rayons X est nécessaire pour détecter ces défauts sur les surfaces non usinées du composant. Les principales causes des défauts de porosité des gaz sont : 

1. Gaz impliqués dans le remplissage des alliages métalliques

Les gaz impliqués créent des turbulences lorsque l’alliage fondu s’écoule librement. Cela entraîne des lacunes dans le système d'injection, un choix de mauvais paramètres de coulée et une mauvaise conception de la laveuse, ce qui entraîne des défauts de porosité.

2. Hydrogène libéré par l’alliage fondu

L'hydrogène gazeux est l'une des causes les plus fréquentes de porosité dans Défauts d'usinage CNC. L'humidité de l'air ou des outils de fusion peut pénétrer dans le métal en fusion ou l'alliage d'acier et se décomposer en hydrogène. Lors du refroidissement et de la solidification, l'hydrogène devient moins soluble et forme des porosités gazeuses dans les bétons.

3. Gaz provenant des agents de démoulage

Cela se produit lorsque le gaz est en contact avec des agents de démoulage ; les alliages métalliques en fusion peuvent les échauffer et provoquer une décomposition et la formation de gaz, conduisant à des défauts de porosité. De plus, l’utilisation intensive d’agents de démoulage peut provoquer l’évaporation ou la perforation des gaz.

La prévention; 

• Il est relativement important d'utiliser des alliages métalliques propres et secs pour éviter la formation d'hydrogène.
• La vitesse et la pression d'injection doivent être maintenues à un niveau optimal et contrôlées pour éviter ces défauts.
• La température de fusion pendant le processus ne doit pas être trop élevée pour éviter les problèmes de fusion des moules.
• Essayez d'utiliser un débit de gaz suffisant pour les systèmes de carottes et de canaux d'une longueur supérieure à 50 mm.
• Utilisez des agents démoulants de bonne qualité en quantités infimes.

rétrécissement

Retrait de coulée 

Les défauts de retrait lors de la coulée se trouvent généralement dans les pièces de chape ou de traînée des moules. Il existe deux types de défauts de retrait : ouvert et fermé. Les défauts de retrait ouverts sont ceux qui se produisent au contact de l’atmosphère ; l'air compense lorsqu'une cavité de retrait se forme. 

Causes: Le retrait du métal lorsque les pièces ont tendance à se solidifier est la principale cause de défauts de retrait. Si ce processus n’est pas contrôlé, il peut conduire à un produit final déformé ou fragile. Ces problèmes peuvent être attribués à une mauvaise conception du moule. De plus, ils sont causés par des températures et des pressions de coulée incorrectes.

La prévention: La planification stratégique est essentielle pour éviter les problèmes de démarque inconnue. La sélection appropriée des systèmes de portes peut aider à obtenir une répartition correcte de la chaleur et une formation appropriée de solidification. De plus, il peut être nécessaire de modifier la composition des alliages pour obtenir une meilleure répétabilité des pièces.

Défauts de matériau du moule

Certaines causes de défauts de matériaux dans le moule de coulée incluent une mauvaise conception du moule ou le versement de métal trop chaud dans la cavité du moule. Voici quelques-uns des types les plus courants de défauts de matériaux de moule :

• Coupes et lavages : Ces défauts surviennent lorsque le métal liquide enlève une partie du moule lors du coulage car le sable ne résiste pas à la chaleur. Ils sont observés sous forme de petites élévations sur la surface du produit fini, inclinées vers l’extrémité qui a reçu le plus d’impact du métal en fusion.
• Gouttes : Les gouttes sont des irrégularités sur la surface des produits coulés avec de petits renflements. Ils se produisent lorsque le moule est en mauvais état et fait pénétrer du sable dans le métal liquide.
• Fusion : les défauts de fusion, apparaissant généralement dans les défauts de coulée d'aluminium, se produisent lorsque le sable fusionne avec la pièce moulée au cours du processus.
• Gonflements : Les boutons sont de légères irrégularités de surface sur le produit fini, tandis que les gonflements sont plus grands que les boutons et sont des zones surélevées sur la surface du produit fini. Ce défaut se produit lorsque le moule est faible et que la pression du poids du métal liquide pousse le sable vers l’extérieur.

Causes: Ces des défauts peuvent entraîner une ventilation inadéquate qui emprisonne les gaz dans le moule. En outre, les impuretés ou les contaminants présents dans le matériau du moule peuvent constituer un facteur de formation d'une surface rugueuse, de porosité ou de fissures sur la surface de la pièce moulée finale.

La prévention: Pour éviter les défauts du moule, le moule doit être bien conçu et préparé avec une bonne ventilation et un matériau de moule de haute qualité. Les paramètres du processus tels que la température et le débit de coulée doivent être contrôlés de manière optimale. En plus; d'autres facteurs qui contribuent à produire des produits de moulage sans défauts comprennent l'entretien des moules et des inspections régulières pour détecter tout signe d'usure ou de dégradation.

Runouts

Des faux-ronds se produisent lorsque le métal en fusion ne s'écoule pas correctement dans la cavité du moule. Il en résulte une coulée défectueuse ou une formation partielle de pièces coulées. En général, la surface d’un faux-rond est plate, même si elle peut parfois être irrégulière et même dentelée.

Causes: La planéité le métal rouge chaud peut s'écouler du moule dans le mauvais sens avant d'avoir eu le temps de se solidifier. Cela est souvent dû à des espaces ou à des cavités dans le moule, comme lorsque vous essayez de retenir de l'eau dans vos mains avec vos doigts, et qu'elle s'étale.

La prévention: Pour éviter ce problème, les moules doivent être bien fermés ou serrés. Il est également important de noter que l'utilisation de matériaux de moulage de haute qualité peut également réduire les faux-ronds.

Défauts de fusion lors du moulage

La fusion se produit en raison d'une solidification incomplète du métal en fusion dans le moule, ce qui entraîne une formation incomplète des pièces.

Causes: La température de traitement inadéquate du métal coulé et les matériaux inappropriés dans le métal.

La prévention: Pour surmonter les défauts de fusion, trouvez le bon équilibre entre les paramètres du processus. Par exemple, maintenez la température optimale lors du versement du matériau à l’intérieur de la cavité du moule. S'il fait trop froid, le moule ne remplira pas correctement ; s'il fait trop chaud, cela peut provoquer des problèmes de porosité du gaz, des fissures ou la formation de vides. 

Bulles de gaz

Lorsque le métal coulé se solidifie à l’intérieur du moule, il ne peut pas contenir autant de gaz que lorsqu’il était à l’état fondu. Le métal émet donc du gaz et s’il ne peut pas sortir du moule, il reste enfermé dans le métal. Cela conduit à la formation de bulles dans le métal, un processus connu sous le nom de processus de bulles. Ces bulles peuvent apparaître sous la forme de trous d’épingle, d’évents et de trous ouverts :

• Trous d'épingle sont des cavités dans la partie supérieure d'un objet moulé sous pression. Les trous d'épingle se trouvent généralement en grappes à la surface de la pièce moulée et sont visibles à l'œil nu.
• Évent des défauts apparaissent dans les pièces moulées et sont caractérisés par des cavités dans la pièce. Ils ne sont pas facilement visibles à l’œil nu et ne peuvent être observés que grâce à des techniques spéciales telles que des examens aux rayons X, aux ultrasons, aux harmoniques ou au magnétisme.
• Trous ouverts apparaissent à la surface de la pièce en raison des cavités formées lorsque le métal en fusion est versé dans le moule. Les trous ouverts peu profonds sont généralement décrits comme des cicatrices.

Excédents ou excédents

Ces problèmes ou excédents inattendus se produisent, par exemple, lorsqu'on verse du métal liquide dans un moule pour constater que la taille de la cavité du moule a augmenté par rapport à ce qui était prévu.

Causes: Ceux-ci sont connus sous le nom de gonflements et apparaissent généralement à la suite d'une pression ou d'une force de serrage insuffisante. C'est comme gonfler un ballon jusqu'à ce qu'il éclate ; quelque chose doit céder. Cependant, ce problème peut être résolu en modifiant les paramètres de moulage.

La prévention: Pour éviter la formation de gonflements, il est essentiel d’assurer une pression et un soutien équilibrés à l’intérieur du moule pendant le processus de coulée. Parfois, de légères modifications du processus peuvent améliorer les résultats de coulée sans croissance indésirable.

Défauts de déformation

Défaut de déformation dans le moule 

Les défauts de distorsion ou de déformation transforment votre casting parfait en une performance déformée. Ils se produisent lorsque certaines parties du matériau se solidifient plus rapidement que les autres ou d’une manière qui déforme la forme.

Causes: les défauts tels que la déformation sont souvent le résultat d'une trempe ou d'une mauvaise répartition du matériau pendant le processus de coulée. Si vous avez de la pâte à crêpes et qu’un côté est plus épais, le côté le plus épais brûlera avant que l’autre côté ne soit cuit. La même chose se produit en coulée, où l'épaisseur est inégale et les sections excellentes à des vitesses différentes, conduisant à des déformations.

La prévention: Assurez-vous que le processus de refroidissement est effectué à une température constante afin que le matériau n'ait pas tendance à se plier. Ajustez la conception du moule pour permettre une bonne circulation de la chaleur et surveillez en permanence les taux de refroidissement pour éviter les contraintes thermiques susceptibles de déformer la forme de la pièce.

Erreurs de fonctionnement et arrêts à froid

Les erreurs de production et les fermetures à froid sont des défauts qui varient de l'inclusion de scories aux tirs à froid.

Causes: Ces défauts sont généralement causés par le remplissage incomplet du métal fondu de la cavité ou de la matrice du moule, qui se solidifie avant de refroidir. Des arrêts à froid sont généralement observés lorsque deux flux de métal liquide ne parviennent pas à fusionner méticuleusement dans le moule. De plus, ils peuvent être observés lorsque la température est basse ou que le système de portes n’est pas suffisamment efficace pour s’adapter au processus de coulée.

La prévention: Pour éviter les erreurs de fonctionnement et les défauts de fermeture à froid, il convient de prêter attention au système de déclenchement. Réglez la température et la vitesse de coulée du métal pour remplir le moule à ras bord sans que le métal ne durcisse avant de recouvrir le moule. Cependant, il convient également de veiller à contrôler correctement le flux de métal et à éviter les turbulences pendant le processus de coulée. 

Pénétration du métal

Pénétration du métal 

Les défauts de pénétration du métal sont ceux dans lesquels le métal en fusion a pénétré dans le moule en sable et formé une surface rugueuse et inégale sur la pièce moulée. Ceci est dû à un sable de moulage de mauvaise qualité, à de gros grains de sable, à une perméabilité élevée et à un compactage inadéquat du sable de moulage.

Pour éviter les défauts de pénétration du métal :

• Les grains de sable les plus grossiers doivent être utilisés dans le moule.
• Assurez-vous que le sable utilisé a une faible perméabilité.
• Tassez plus étroitement le sable lors du moulage.

Ces mesures contribuent à minimiser la possibilité que le métal en fusion pénètre dans le moule et produise une rugosité de surface sur les pièces moulées.

Inclusion de scories

L'inclusion de laitier apparaît lorsque des particules de laitier fondu contenant du métal sont versées dans la cavité du moule puis solidifiées.

Causes: Ce défaut se traduit principalement par la formation de particules de scories au sein du métal en fusion.

Remèdes: Pour résoudre le problème de l'inclusion des scories, les particules de scories doivent être retirées du métal en fusion avant de le verser dans la cavité du moule.

Points chauds ou difficiles

Défaut de point chaud ou dur

Des points chauds ou pénibles sont généralement produits en raison de méthodes de refroidissement inadéquates. Ces points peuvent être problématiques lors de l'usinage car ils augmentent usure des outils. Voici les solutions qui peuvent être appliquées aux points chauds :

• Corrigez le processus de refroidissement pour garantir que la pièce moulée refroidit correctement, si nécessaire.
• Ajustez la composition du métal afin que des déchirures chaudes lors du moulage soient moins susceptibles de se former.

En mettant en œuvre ces stratégies, vous pouvez minimiser le risque de points chauds et améliorer la qualité de vos produits de coulée.

Qu'est-ce qu'une larme chaude dans Casting Defects ?

Larmes chaudes se forment lorsque le matériau se rétracte lors du processus de solidification et cette contraction est limitée. De petites déchirures chaudes peuvent également se développer avec le temps et provoquer une défaillance pendant le fonctionnement. Pour réduire le risque de larmes brûlantes, ces restrictions doivent être levées. L’une des solutions consiste à améliorer la conception du moule de coulée. Il est également possible d'éviter les déchirures à chaud en utilisant des matériaux de moulage flexibles pendant la phase de retrait. De plus, il est également important de ne pas surchauffer le matériau de coulée et d’augmenter la température du moule pour réduire les risques de déchirures à chaud. Différentes normes, telles que ASTM et AMS, fournissent des lignes directrices pour l'inspection et l'acceptation des déchirures à chaud et autres défauts de coulée.

résumer

Nous avons identifié dès le départ des moyens de prévenir ces problèmes. Ainsi, vous pouvez rectifier ces défauts inhabituels en étant attentif au suivi des matières des moules et en apprenant les bonnes méthodes de mélange.

Plus besoin de courir après les épuisements ; ces houles ne finiront pas à la ferraille si vous suivez nos conseils. Il est désormais possible d’atteindre la perfection car les causes des défauts sont connues. Mais grâce à nos conseils de précaution sur la façon d’éviter les déformations, les inclusions et plusieurs autres, ces problèmes peuvent être résolus.

En conclusion, alors que défauts de fonderie peut sembler un problème, les confronter à ce que nous vous avons présenté aujourd'hui peut transformer vos projets de calamité en succès. Êtes-vous à la recherche de services de moulage professionnels sans défaut ? Contactez Prolean Tech aujourd'hui pour votre instant en ligne gratuit Devis.