Fonderieest devenue une méthode importante pour produire des pièces moulées brutes dans la fabrication mécanique et occupe une place importante dans la production industrielle. Avec le développement de la société, la concurrence dans le secteur du moulage est devenue de plus en plus intense. Comment prendre pied sur le marché dans un contexte de concurrence aussi féroce a imposé des exigences élevées à l'industrie du moulage elle-même, notamment la mise à jour des équipements, les progrès technologiques et l'amélioration des nouveaux processus. Dans la production de fonte, le froissement est un défaut de surface caractéristique des pièces moulées en fonte solide-, et c'est l'un des principaux facteurs affectant la qualité de la coulée et entravant la production de fonte.
Défauts de rides et leur mécanisme de formation
Généralement, les défauts de plissement se trouvent généralement sur la partie supérieure de la pièce moulée, dans les coins morts ou sur les surfaces verticales des pièces moulées à paroi mince-d'épaisseur de paroi inférieure à 15 mm. En fonction de leur apparence, il existe quatre principaux types de défauts de plissement : ramifiés, -coupés à froid, en forme de gouttelettes-et de scories-inclus. Parmi ceux-ci, les rides ramifiées sont moins profondes, tandis que les rides-coupées à froid, ressemblant à des gouttelettes-et aux scories-incluses sont plus profondes. Les surfaces de ces défauts sont souvent recouvertes de flocons de carbone légers et brillants, et les creux des défauts sont remplis de carbone noirci. La présence de tels défauts et résidus solides de polystyrène affecte gravement la qualité de surface des pièces en fonte. Dans le moulage en moule solide, si la mousse plastique ne se vaporise pas complètement, ses produits de décomposition peuvent épaissir les membranes initialement minces en nid d'abeille - de la structure de la mousse, perturbant la structure de la mousse et formant une croûte épaisse et dure. Lors de la solidification du fer fondu, la tension superficielle du polystyrène liquide résiduel diffère de celle du fer fondu, provoquant une contraction. Une fois le liquide métallique refroidi et solidifié, des rides ondulées discontinues se forment. Les défauts cutanés ridés -séparés à froid et ressemblant à des gouttelettes- se produisent principalement aux points de convergence de deux ou plusieurs flux de fer en fusion sous-refroidi ou sur la surface supérieure où restent des résidus de polystyrène liquide ou solide non vaporisés. Une fois la pièce coulée refroidie et solidifiée, ces résidus de carbone restent piégés à la surface de la pièce moulée, formant des inclusions irrégulières sous la forme de défauts cutanés ridés.
Facteurs influençant les défauts de la peau ridée
Influence du matériau du motif : lorsque du métal en fusion s'écoule sur des motifs chauffés, la gazéification et la décomposition de la mousse plastique sont incomplètes, laissant une partie du matériau à l'état liquide. Même à des températures suffisamment élevées, le temps nécessaire à la gazéification complète du matériau du motif dépasse toujours le temps de remplissage du métal. Ces matériaux liquides résiduels peuvent s'accumuler à la surface du métal fondu ou adhérer aux parois du moule, formant potentiellement divers défauts de coulée dans des conditions de processus défavorables. En tant que tel, le matériau de moulage est le principal facteur provoquant ou influençant les défauts de froissement de la fonte. Moins il y a de produits de décomposition à haute température-de la mousse plastique sous forme liquide (ou solide), plus la probabilité d'apparition de défauts est faible.
Influence de l'alliage : l'expérience de production montre que l'acier moulé et l'aluminium moulé ont une meilleure qualité de surface et aucun défaut de froissement ; la fonte malléable présente moins de défauts que la fonte grise ; la fonte de haute qualité-a moins de défauts que la fonte de qualité inférieure-, ce qui peut être lié à la teneur en carbone de l'alliage. La pratique montre également que plus la teneur en carbone de l'alliage est élevée, plus les défauts sont graves ; à l’inverse, plus la teneur en carbone est faible, moins il y a de défauts.
Influence de la température et de la vitesse de coulée : la pratique montre que les défauts de plissement de la fonte diminuent avec l'augmentation de la température de coulée du liquide métallique, tandis que les défauts d'adhérence du sable deviennent plus graves ; à l'inverse, plus la température de coulée est basse, plus les défauts de plissement sont importants. L'acier moulé, la fonte, la fonte d'aluminium et d'autres alliages coulés à différentes températures donneront lieu à des pièces moulées avec des qualités de surface très différentes. La mousse plastique subit une série de réactions lorsqu'elle est exposée à du métal en fusion à haute température dans le moule, la plus importante étant la réaction endothermique de vaporisation. Cela réduit inévitablement la température et la fluidité du métal en fusion, affectant ainsi sa capacité à remplir le moule. Lors du coulage de différents alliages, il a été observé que la mousse plastique subit différentes transformations entre le métal en fusion et le moule. Si la température de coulée est proche du point de vaporisation de la mousse, seule une fumée blanche est produite lors du versement, sans formation de produits de décomposition noirs ; lorsque la température atteint la température de coulée de la fonte, des substances huileuses s'échappent des joints du bac à sable et une grande quantité de fumée noire est produite ; et lorsque la température continue d'augmenter jusqu'à la température de coulée de l'acier, le plastique peut subir une autre transformation qui contribue à améliorer les défauts.
L'augmentation de la vitesse de coulée peut également permettre à la mousse plastique d'absorber plus de chaleur du métal en fusion pendant la courte période de remplissage du métal, compensant ainsi la vitesse de refroidissement rapide des pièces moulées solides-, tout en accélérant également le taux de vaporisation du moule en mousse plastique.
Influence du système de versement et de la position de versement : Un système de versement mal conçu ou une position de versement inappropriée peut provoquer des cavités de retrait et de la porosité. Une sélection inappropriée des paramètres dimensionnels des canaux de coulée dans le système de coulée peut également conduire à de tels défauts. Lorsque le canal de coulée interne est situé au niveau de la partie la plus épaisse de la paroi de coulée, les dimensions du canal de coulée interne sont choisies pour être plus épaisses. Une fois la pièce coulée coulée, le flux de liquide dans le canal de coulée interne reste à l'état liquide pendant une période prolongée. Lors de l'utilisation de procédés de fonte conventionnels (tels que le système de coulée de type pluie-) pour couler des pièces en fonte pleine, les défauts tels que les inclusions, l'entartrage, les trous de gaz et les rides sont graves et la qualité est toujours insatisfaisante.
Effet de la perméabilité du sable de moulage : La vaporisation de la mousse plastique se produit principalement dans les zones directement adjacentes au métal en fusion. Une fois qu'une couche de gaz de décomposition à haute température - se forme entre la mousse plastique et le métal fondu, le taux de vaporisation de la mousse plastique dépend principalement de la vitesse à laquelle ce gaz de décomposition à haute température - imprègne le sable de moulage et se dissipe. L'amélioration de la perméabilité du sable de moulage permet d'augmenter la distance de la phase gazeuse, permettant au gaz de se dissiper à travers le sable de moulage sur une plus grande surface. Les expériences indiquent également que l'amélioration de la perméabilité du sable de moulage est un facteur important pour garantir la qualité des pièces moulées.
Influence de la forme de la pièce moulée : Les pièces moulées de différentes formes et tailles ont des effets variables sur la qualité de la surface. Bien que cette influence suive certains modèles, cela ne signifie pas que des formes plus complexes entraînent une moins bonne qualité de surface ou que des formes plus simples garantissent une meilleure qualité. Au contraire, plus le rapport surface/volume est grand, ou plus la surface supérieure est grande, plus la surface supérieure est susceptible de développer des défauts concaves étendus. Pour les composants en fonte, les défauts de plissement sont particulièrement fréquents. Même par rapport aux pièces moulées cylindriques du même volume, les composants en plaques plates de formes simples présentent souvent une qualité de surface moins bonne (en particulier sur la surface supérieure) en raison de leur plus grande surface ou de leur rapport surface plus élevé -sur-volume. Dans des conditions de fabrication identiques, la qualité de surface des composants plats est généralement inférieure à celle des pièces moulées cylindriques.