Moulage en sable Ce procédé permet de fabriquer des pièces métalliques en coulant du métal en fusion dans des moules en sable. Fiable et économique, il est cependant sujet à divers défauts pouvant compromettre la qualité de la pièce moulée.
Ces défauts surviennent en cas de problème avec le sable, le processus de coulée ou la conception du moule. En tant qu'opérateur ou technicien de fonderie, vous rencontrerez des soufflures, des retassures et des défauts de surface. fissureset d'autres problèmes qui affectent à la fois l'apparence et l'intégrité structurelle.
Les défauts gazeux se forment lorsque de l'air ou des gaz se retrouvent emprisonnés dans le métal en fusion lors de la coulée et de la solidification. Ce sont parmi les problèmes les plus courants rencontrés dans les pièces moulées en sable ; ils se manifestent par des trous, des cavités ou des zones poreuses en surface ou en profondeur.
Les soufflures sont des cavités arrondies ou ovales qui se forment lorsque les gaz ne peuvent s'échapper du moule. On les trouve généralement sur la partie supérieure de la pièce moulée, là où les gaz montent naturellement.
Les piqûres sont de minuscules défauts liés aux gaz, d'environ 2 mm de diamètre. Elles apparaissent généralement en grappes plutôt qu'isolées, créant une texture de surface rugueuse et poreuse.
Porosité au gaz Il s'agit de petits vides répartis à l'intérieur de la pièce moulée. Contrairement aux soufflures et aux piqûres, qui sont visibles, la porosité reste souvent invisible jusqu'à l'usinage ou la découpe de la pièce.
Lors de la solidification, des gaz se retrouvent piégés car ils se dissolvent dans le métal liquide mais ne peuvent rester dissous dans le métal solide. Au fur et à mesure que la pièce moulée refroidit et se solidifie, ces gaz doivent s'évacuer.
Défauts de retrait Ces défauts surviennent lorsque le métal en fusion se contracte en se solidifiant, mais ne reçoit pas suffisamment de métal liquide pour combler le vide ainsi créé. Ils compromettent gravement la résistance des pièces moulées et figurent parmi les problèmes de qualité les plus importants.
Les points chauds sont des zones de votre pièce moulée qui se solidifient en dernier car elles retiennent la chaleur plus longtemps que les parties environnantes. Ils se produisent généralement là où la pièce moulée présente des sections plus épaisses ou à la jonction de plusieurs sections.
Les retassures sont des cavités qui se forment aux points chauds lorsque le métal en solidification n'est pas alimenté en métal liquide. Ces défauts fragilisent considérablement la pièce moulée et nécessitent souvent sa mise au rebut.
Vous rencontrerez deux types de défauts de retrait :
Retrait ouvert Elle se présente sous la forme d'une dépression ou d'un cratère à la surface de la pièce moulée, généralement en haut, à l'endroit où le canal d'alimentation la pièce. Ce type de défaut est visible immédiatement après le démoulage.
Rétrécissement fermé Il se forme des cavités internes qui ne affleurent pas à la surface. Celles-ci sont plus dangereuses car elles restent cachées à l'intérieur de la pièce moulée et ne se révèlent que lors de l'usinage ou, pire encore, lorsque la pièce présente une défaillance en service.
Les défauts de surface se manifestent par des irrégularités sur la face extérieure de votre pièce moulée. Ces problèmes affectent l'aspect et la précision dimensionnelle, nécessitant souvent un meulage important, voire la mise au rebut de la pièce.
Les « queues de rat » se présentent sous forme de lignes irrégulières ou de fissures à la surface de la pièce moulée, ressemblant à de fines rainures ondulées. Lorsque ces défauts deviennent importants, on les appelle des « plis », qui sont en fait de grandes « queues de rat » bien marquées.
Son aspect est caractéristique. On observe une ou plusieurs rainures irrégulières sur la surface extérieure, généralement sur les parties planes de la pièce moulée. Ces lignes suivent un motif plus ou moins aléatoire, mais sont généralement orientées dans le sens de la dilatation du sable.
La pénétration du métal se produit lorsque le métal liquide s'infiltre dans les interstices du sable de moulage, créant une surface rugueuse et irrégulière. finition de surface sur votre pièce moulée. Vous pouvez identifier ce défaut par la rugosité visible et la texture granuleuse de la surface de la pièce moulée.
L'aspect est sans équivoque. Au lieu d'une surface lisse, on observe ce qui ressemble à des grains de sable fusionnés au métal. La pénétration crée une texture irrégulière et granuleuse, rugueuse au toucher.
Les croûtes sont des excroissances métalliques irrégulières qui se forment à la surface de la pièce moulée, généralement de quelques millimètres d'épaisseur seulement. Elles sont proches des « queues de rat » et apparaissent souvent simultanément sur une même pièce.
Le lien avec les bavures est direct. Lorsqu'on retire une croûte de la surface de la pièce moulée, on découvre généralement une bavure en dessous. Ces deux défauts résultent de la dilatation du sable et d'une rupture par compression, mais les croûtes représentent un cas plus grave où une partie de la face du moule se soulève et laisse passer le métal en dessous.
Des défauts de remplissage incomplet surviennent lorsque le métal en fusion ne remplit pas entièrement la cavité du moule ou lorsque deux flux de métal ne fusionnent pas correctement. Ces défauts entraînent la présence de pièces incomplètes ou présentant des zones de faiblesse où le métal n'a pas fusionné.
Un défaut de coulée se produit lorsque le métal liquide ne remplit pas complètement la cavité du moule, laissant une partie vide de la pièce moulée. Ce défaut est immédiatement reconnaissable car une partie de la pièce est tout simplement manquante.
Le remplissage incomplet présente plusieurs caractéristiques :
Les défauts de fusion se produisent lorsque deux fronts de métal liquide se rencontrent dans la cavité du moule sans fusionner correctement, créant ainsi une discontinuité ou un point faible dans la pièce moulée. Ce défaut engendre une fragilité structurelle importante.
Le défaut de fusion survient car les flux de métal ont déjà commencé à se solidifier. Lorsque le métal liquide contourne un noyau ou un obstacle, il se divise en deux flux ou plus. Ces flux devraient fusionner sans problème de l'autre côté, mais s'ils ont trop refroidi, ils se pressent l'un contre l'autre sans fusionner.
L'identification visuelle est relativement simple. Vous verrez une ligne ou une fissure visible à l'endroit où les deux flux se rejoignent. Cette ligne apparaît comme une fine ligne irrégulière traversant la surface de la pièce moulée. Parfois, elle ressemble à une fissure, et dans d'autres cas, à une ligne plus discrète avec une texture légèrement différente.
Les défauts d'inclusion surviennent lorsque des matières non métalliques se retrouvent piégées dans la pièce moulée. Ces corps étrangers créent des points faibles, réduisent les propriétés mécaniques et peuvent entraîner une défaillance en service.
Les inclusions de laitier sont des matières non métalliques qui forment des poches ou des inclusions rubanées dans la pièce moulée. De forme très irrégulière et poreuses, elles se trouvent souvent dans les parties supérieures des pièces moulées où elles remontent à la surface.
L'incorporation de matières non métalliques se produit lors de la fusion et de la coulée. Le laitier se forme lorsque des éléments du bain de fusion ayant une forte affinité pour l'oxygène réagissent avec l'oxygène de l'air, créant des composés d'oxyde qui flottent à la surface du bain. Lors de la fonderie d'acier, cette réaction est particulièrement marquée.
Les inclusions de sable se produisent lorsque des particules de sable provenant du moule s'incrustent dans le matériau de fonderie. Ce défaut est présent, à des degrés divers, dans presque toutes les pièces moulées en sable, mais une trop grande quantité d'inclusions de sable rend la pièce inutilisable.
Lors de la coulée, des particules de sable s'incrustent lorsque le sable non adhérent des parois du moule est entraîné par le jet de métal ou tombe dans la cavité. Ces particules restent ensuite piégées lorsque le métal se solidifie autour d'elles.
De multiples facteurs contribuent aux défauts de moulage au sable, agissant souvent de concert pour créer des problèmes.
| Type de défaut | Causes principales | Facteurs contributifs |
|---|---|---|
| Évents | Humidité excessive (>4%), faible perméabilité du sable | Ventilation insuffisante, moules trop tassés, grains de sable fins |
| Trous d'épingle | Teneur élevée en humidité, absorption d'hydrogène | Poches de coulée humides, dégazage insuffisant, séchage du sable inadéquat |
| Porosité au gaz | Gaz piégés lors de la solidification | sable à faible perméabilité, coulée turbulente, réactions chimiques |
| Cavités de retrait | Système d'alimentation inadéquat, zones chaudes | Variations d'épaisseur de paroi, module de la colonne montante < 1.2 fois la valeur de fonderie, mauvais positionnement de la colonne montante |
| Queues de rat | Mauvaises propriétés d'expansion du sable, chaleur excessive | Pilonnage excessif, grandes sections plates, résistance à chaud insuffisante |
| Pénétration du métal | Grains de sable grossiers, température de coulée élevée | Absence de lavage anti-moisissures, faible résistance du sable, perméabilité excessive |
| Croûtes | rupture par expansion et compression du sable | Identique aux queues de rat, lifting facial sévère dû aux moisissures |
| Erreurs | Température de coulée basse, faible fluidité | Petites vannes, débit de coulée lent, sections de moulage minces |
| Fermetures froides | Température du métal basse, les flux ne fusionnent pas | Conception du système d'alimentation défectueuse, écoulement lent, fluidité insuffisante |
| Inclusions de scories | Élimination incomplète des scories, technique de coulée | Contact avec l'air, coulée turbulente, absence de piège à scories |
| Inclusions de sable | Érosion par les moisissures, particules de sable détachées | Compaction irrégulière, écoulement turbulent, noyaux fragiles, mélange insuffisant |
