Les défauts les plus courants dans coulée d'investissement Les facteurs de risque incluent le retrait, la porosité, les ratés, les fermetures à froid et les inclusions. Le retrait est dû à une mauvaise solidification ; la porosité résulte de gaz emprisonnés ; les ratés et les fermetures à froid sont dus aux basses températures du métal ; les inclusions sont dues à la rupture ou à la contamination de la coque céramique.
Porosité au gaz Crée de petits trous ou vides dans les pièces moulées lorsque des gaz sont emprisonnés pendant la solidification. Ces défauts surviennent en moulage à la cire perdue lorsque l'humidité présente dans la coque en céramique libère de la vapeur, lorsque les métaux réagissent avec les matériaux du moule ou lorsque les gaz dissous dans le métal en fusion ne peuvent s'échapper suffisamment rapidement. Les gaz emprisonnés forment des cavités sphériques ou allongées qui fragilisent la structure de la pièce moulée.
Pour éviter la porosité des gaz, les fonderies sèchent soigneusement les coques en céramique avant de couler le métal. Elles dégazent également les métaux en fusion par traitement sous vide ou par purge sous gaz inerte.
Porosité de retrait Forme des cavités irrégulières et irrégulières lorsque le métal se contracte pendant le refroidissement et la solidification. Ce défaut apparaît dans les sections épaisses des pièces moulées, là où le métal se solidifie en dernier et ne peut extraire le métal liquide des autres zones. Les cavités qui en résultent présentent des surfaces rugueuses et dendritiques qui les distinguent de la porosité gazeuse lisse.
Les fonderies éliminent la porosité due au retrait en concevant des systèmes d'alimentation adaptés avec des colonnes montantes et des vannes. Ces canaux alimentent le métal liquide pour compenser le retrait volumétrique.
Des déchirures à chaud se produisent lorsque les sections moulées subissent une contrainte de traction lors de la solidification à des températures juste inférieures au point de solidus. Ces déchirures irrégulières et irrégulières fissures se forment le long des joints de grains où le métal a une faible résistance mais une contrainte élevée due aux taux de refroidissement différentiels.
La prévention nécessite une sélection rigoureuse des alliages et une conception du moule qui minimise la concentration des contraintes. L'augmentation de la capacité de déformation du moule réduit la contrainte exercée sur le métal en contraction. L'ajout d'affineurs de grain à l'alliage améliore la résistance à la déchirure à chaud en créant des structures de grain plus fines et plus uniformes.
Les fissures à froid apparaissent après solidification complète, lorsque les contraintes résiduelles dépassent la résistance du matériau à température ambiante. Ces fissures suivent des trajectoires plus rectilignes que les fissures à chaud et se propagent souvent à travers les grains plutôt que le long des joints.
Les traitements thermiques de détente préviennent efficacement les fissures à froid en réduisant les contraintes résiduelles. Des vitesses de refroidissement contrôlées et des procédures de manipulation appropriées pendant le démoulage minimisent également la formation de fissures. Des modifications de conception réduisant les angles vifs et les concentrations de contraintes contribuent à prévenir ces défauts.
Les fermetures à froid se produisent lorsque deux flux de métal se rencontrent, mais ne fusionnent pas complètement en raison d'une solidification prématurée. Cela crée un joint ou un pli visible à la surface de la pièce moulée. De basses températures de coulée, des taux de remplissage lents ou une coulée interrompue sont à l'origine de ces défauts. Les zones non fusionnées créent des points faibles qui compromettent les propriétés mécaniques.
Maintenir une température de coulée adéquate, supérieure à 50-100 °C (XNUMX-XNUMX °F) de la température du liquidus, permet d'éviter les blocages à froid. Une coulée continue et rapide assure la fusion des jets métalliques avant l'oxydation de surface.
Les inclusions sont des particules étrangères piégées dans la pièce moulée solidifiée qui créent des défauts internes et des imperfections de surface.
Une manipulation soigneuse évite d'endommager la coque et d'entraîner des inclusions de céramique. L'utilisation de filtres céramiques dans le système d'injection piège les particules avant qu'elles ne pénètrent dans la cavité du moule. Un écumage régulier des surfaces de métal en fusion élimine les scories et les crasses avant la coulée.
Les ratés d'usinage se produisent lorsque le métal en fusion se solidifie avant de remplir complètement la cavité du moule. Cela crée des pièces incomplètes, avec des éléments manquants ou des sections entières. Une température du métal basse, une pression métallostatique insuffisante ou des voies d'écoulement restreintes sont à l'origine de ratés d'usinage. Les sections minces présentent un risque accru de ratés d'usinage en raison d'une perte de chaleur rapide.
Augmenter la température de coulée de 50 à 150 °C au-dessus de la normale améliore la fluidité et la capacité de remplissage. Repenser les systèmes d'injection avec des sections transversales plus larges réduit la résistance à l'écoulement. Préchauffer les moules à 200-400 °C ralentit la solidification des sections minces.
Ces défauts résultent de réactions chimiques ou physiques entre le métal en fusion et la coque en céramique.
L'utilisation de matériaux réfractaires plus fins et de couches de coque supplémentaires empêche la pénétration du métal. L'application de lavages de moule appropriés crée des couches barrières entre le métal et la céramique. Le choix de systèmes de coques chimiquement compatibles avec des alliages spécifiques prévient les défauts de fusion.
La défaillance physique de la coque en céramique lors de la coulée crée divers défauts géométriques.
Une construction de coque adéquate, avec 6 à 8 couches, assure une résistance suffisante aux fissures. Un séchage contrôlé entre les couches prévient l'accumulation de contraintes, source de défaillance de la coque. Le renforcement des zones critiques par des couches supplémentaires de stucco prévient les déformations localisées.
Ces défauts affectent la précision géométrique et dimensionnelle tolérance des pièces moulées.
Les supports de fixation maintiennent la géométrie appropriée pendant le refroidissement et préviennent le gauchissement. La conception symétrique des entrées d'injection favorise des vitesses de refroidissement uniformes. Les contrôles qualité effectués lors de l'assemblage du modèle et de la construction de la coque permettent d'éviter les défauts d'alignement avant la coulée du métal.
