Filtrage et solidification : la clé pour éliminer la porosité

Lorsqu'on se tourne vers le processus de casting d'investissement, il est important de comprendre tous les facteurs qui entrent en jeu pour réussir un rôle. L'une des premières étapes pour éviter la défaillance d'une pièce est de s'assurer de la solidité requise avant sa fonte. Le placement casting est l'un des rares procédés de fabrication qui peut démontrer de manière préliminaire le succès des composants.

Systèmes de barrage

Lors de la conception d'une pièce en coulage d'investissement, l'emplacement et la taille de la porte doivent être pris en compte. La grille 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 sprue, et la pièce. La grille est idéalement située sur la section la plus épaisse et la plus lourde de la coulée, permettant au métal de s'écouler continuellement et de remplir la pièce dans son intégralité avant de se solidifier.

Comment le métal se solidifie pendant la fonte

La solidification du métal est un facteur crucial pour comprendre le gating. Lorsque l'acier en fusion refroidit de sa température initiale de coulement d'environ 3000°F à sa température de solidification d'environ 2500°F, il subit un retrait volumique. Ce retrait continue lorsque le métal se solidifie, puis à nouveau lorsqu'il refroidit à température ambiante, en raison de la dilatation thermique.

Pour illustrer, un cube de 1 » x 1 » x 1 », lorsqu'il est rempli d'acier en fusion, se rétracte à environ 0,96 » x 0,96 » x 0,96 » à température ambiante. Ce changement volumétrique nécessite une attention particulière à la géométrie des pièces ainsi qu'à la position et à la taille de la grille. Une conception appropriée garantit que la coulée est alimentée en continu avec du métal liquide pour compenser la retraction au fur et à mesure de la solidification.

Qu'est-ce qui fait qu'un rôle réussi dans le casting est réussi ?

Emplacement et taille de la porte

Après avoir compris les bases de la solidification du métal, nous pouvons commencer à déterminer la taille et l'emplacement de la grille. Si les détails de la grille ne sont pas pris en compte, la grille pourrait se solidifier avant que le métal n'ait la possibilité de remplir la coulée et de remplacer le volume perdu. Cela peut 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 obtenu, c'est-à-dire s'il existe des cavités ou des trous dans 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 des pièces

La grille n'est pas le seul facteur déterminant pour éliminer la porosité. La géométrie des pièces peut influencer la solidification directionnelle du métal. La conception doit tenir compte de rendre les pentes thermiques suffisamment abruptes pour garder les chemins d'alimentation dégagés entre la grappe et la pièce. Comme les pièces ne se solidifient pas toutes d'un coup et qu'elles refroidissent de l'extérieur vers l'intérieur, un design de qualité permettra au métal de se refroidir d'abord loin de la grille. Une forme de glaçon est l'exemple parfait d'un lancer parfait, la pointe gelant d'abord et le reste du glaçon gelant des plus petites sections jusqu'à la plus épaisse (la source d'eau).

Dans les conceptions qui montrent la porosité initiale, ajouter des éléments comme des côtes d'alimentation peut éliminer les poches indésirables. La conception des pièces peut également être améliorée par des modifications structurelles, comme l'effilement des rez-de-chaussée, pour réduire la porosité. Dans certains cas, cependant, les géométries des parties ne peuvent pas être modifiées. Nous pouvons profiter de la chaleur radiante, en concevant la porte avec des bras sans conséquence qui maintiennent les parois fines suffisamment chaudes pour alimenter la pièce, y compris les plaques d'extrémité, au fur et à mesure qu'elle se solidifie.

En travaillant étroitement avec les clients, les ingénieurs de conception de Signicast sont capables de mieux comprendre la fonction des pièces et d'optimiser la géométrie des pièces pour répondre aux exigences de l'application.

Choix du matériel de coulée

En plus des considérations de conception, le choix du matériau impacte directement 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 plage de température plus large lorsqu'il passe d'un liquide à un solide en raison de la quantité d'éléments présents dans l'alliage. La grande plage de température inhibe le débit, le rendant moins tolérant qu'un acier à faible teneur en carbone. Connaissant les besoins en matériaux dès le début du projet, les ingénieurs concepteurs ont une meilleure opportunité de prédire le succès des pièces et de limiter la porosité avant de passer à l'étape de l'outillage.

Avant d'entrer en production complète avec la conception d'une pièce, il est important d'identifier les problèmes potentiels de porosité. Chez Signicast, nous utilisons des logiciels de solidification et d'écoulement pour déterminer l'efficacité des emplacements de vannes et prédire la porosité de la coulée afin de valider la conception. Nos ingénieurs concepteurs peuvent vous aider à formuler des suggestions utiles qui aboutiront à des pièces réussies sans retarder la mise en marché.