Déclenchement et solidification : la clé de l’élimination de la porosité

Lorsque l’on se tourne vers le processus de moulage à la cire perdue, il est important de comprendre tous les facteurs qui entrent dans la fabrication d’une pièce réussie. L’une des premières étapes pour éviter la défaillance d’une pièce est de s’assurer de la solidité requise d’une pièce avant qu’elle ne soit coulée. Le moulage à la cire perdue est l’un des rares procédés de fabrication qui peut démontrer de manière préliminaire le succès d’un composant.

de

la conception d’une pièce moulée à la cire perdue, l’emplacement et la taille du portail doivent être pris en compte. La porte est une petite ouverture qui permet au métal en fusion de s’écouler librement vers la cavité et peut être considérée comme le point de connexion entre la source d’alimentation, ou carotte, et la pièce. La porte est idéalement située sur la section la plus épaisse et la plus lourde de la pièce moulée, permettant au métal de s’écouler en continu et de remplir la pièce dans son intégralité avant de se solidifier.

Comment le métal se solidifie pendant la coulée La

solidification du métal est un facteur essentiel pour comprendre le portage. Au fur et à mesure que l’acier fondu refroidit de sa température initiale de coulée d’environ 3000 ° F à sa température de solidification d’environ 2500 ° F, il subit un retrait volumétrique. Ce retrait se poursuit à mesure que le métal se solidifie, puis à nouveau lorsqu’il se refroidit à température ambiante, en raison de la dilatation thermique.

À titre d’exemple, un cube de 1 po x 1 po x 1 po, lorsqu’il est rempli d’acier fondu, rétrécit à environ 0,96 po x 0,96 po x 0,96 po à température ambiante. Ce changement volumétrique nécessite un examen minutieux de la géométrie de la pièce ainsi que de l’emplacement et de la taille de la porte. Une bonne conception garantit que la pièce moulée est alimentée en continu avec du métal liquide pour compenser le retrait au fur et à mesure que la solidification progresse.

Qu’est-ce qui fait le succès d’un rôle de casting ?

Après

avoir compris les bases de la solidification des métaux, nous pouvons commencer à déterminer la taille et l’emplacement de la porte. Si les détails de la porte ne sont pas pris en compte, la porte pourrait se solidifier avant que le métal n’ait la possibilité de remplir la pièce moulée et de remplacer le volume perdu. Cela pourrait créer de grandes poches à l’intérieur de la pièce qui ne sont pas complètement remplies, également appelées porosité interne. La porosité fait référence au niveau de solidité atteint, c’est-à-dire s’il y a des cavités ou des trous à l’intérieur de la pièce. Si un composant n’est pas soigneusement verrouillé en tenant compte de la fonction de la pièce, cela peut entraîner une défaillance de la pièce.

Conception de

la pièce Le portail n’est pas le seul facteur déterminant dans l’élimination de la porosité. La géométrie de la pièce peut avoir un impact sur la solidification directionnelle du métal. La conception doit tenir compte de la création de gradients thermiques suffisamment prononcés pour que les voies d’alimentation restent dégagées de la carotte à la pièce. Étant donné que les pièces ne se solidifient pas toutes en même temps et qu’elles refroidissent de l’extérieur vers l’intérieur, une conception de qualité permettra au métal de refroidir loin de la porte, en premier. Une forme de glaçon est le meilleur exemple d’un moulage parfait, avec la pointe qui gèle en premier et le reste du glaçon qui gèle des plus petites sections jusqu’à la section la plus épaisse (la source d’eau).

Dans les conceptions qui présentent une porosité initiale, l’ajout de caractéristiques telles que des nervures d’alimentation peut éliminer toutes les poches indésirables. La conception des pièces peut également être améliorée par des modifications structurelles, comme l’effilement des planchers inférieurs, pour réduire la porosité. Dans certains cas, cependant, les géométries des pièces ne peuvent pas être modifiées. Nous pouvons tirer parti de la chaleur rayonnante, en concevant la porte avec des bras sans conséquence qui maintiennent les parois minces suffisamment chaudes pour alimenter la pièce, y compris les plaques d’extrémité, à mesure qu’elle se solidifie.

En travaillant en étroite collaboration avec les clients, les ingénieurs de conception de Signicast sont en mesure de mieux comprendre le fonctionnement des pièces et d’optimiser la géométrie des pièces pour répondre aux exigences de l’application.

En

plus des considérations de conception, le choix du matériau a un impact direct sur la porosité d’une pièce et la solidification d’une pièce moulée. Chaque élément d’un alliage a une température de solidification différente, ce qui fait qu’un alliage comme l’acier inoxydable 17-4 a une plus grande plage de température car il passe d’un liquide à un solide en raison de la quantité d’éléments dans l’alliage. La grande plage de température inhibe l’écoulement, ce qui le rend moins tolérant qu’un acier à faible teneur en carbone. Connaissant les exigences en matière de matériaux dès le début du projet, les ingénieurs de conception ont une meilleure possibilité de prédire le succès des pièces et de limiter la porosité avant de passer à l’étape de l’outillage.

Avant de passer à la production complète avec la conception d’une pièce, il est important d’identifier les problèmes de porosité potentiels. Chez Signicast, nous utilisons des logiciels de solidification et d’écoulement pour déterminer l’efficacité des emplacements de contrôle et prédire la porosité de la coulée afin de valider la conception. Nos ingénieurs de conception peuvent vous aider à faire des suggestions de conception bénéfiques qui aboutiront à des pièces réussies sans retarder la mise sur le marché.