TL ;DR

Dans la fonderie sous pression, la conception des canaux d'écoulement et des entrées est une discipline d'ingénierie critique qui détermine la qualité de la pièce finale. Les canaux d'écoulement (runners) sont les passages qui distribuent le métal en fusion depuis la rigole d'arrivée (sprue), tandis que les entrées (gates) sont des ouvertures soigneusement dimensionnées qui contrôlent la manière dont le métal pénètre dans la cavité du moule. Un système d'alimentation précisément conçu est essentiel pour gérer la vitesse d'écoulement, minimiser la turbulence, réduire les pertes thermiques et éviter les défauts tels que la porosité et les froidures, garantissant ainsi la production d'une pièce dense et de haute intégrité.

Fondamentaux du système d'alimentation : Définition des canaux d'écoulement, des entrées et des rigoles d'arrivée

La réussite de toute opération de moulage sous pression commence par une compréhension fondamentale de son système d'alimentation. Ce réseau de canaux, appelé système de coulée, est chargé de transporter le métal en fusion depuis la machine de moulage jusqu'à la cavité du moule sous une pression considérable et à grande vitesse. Les composants principaux du système — la rigole, le canal d'écoulement et l'orifice — jouent chacun un rôle distinct et essentiel pour garantir un produit fini sans défaut. Ne pas comprendre leurs fonctions mène directement à des échecs en production.

Le parcours du métal en fusion débute au niveau de la sprue c’est le canal initial, généralement de forme conique, par lequel le métal est injecté dans le moule depuis la buse de la machine. Selon les observations de Deco Products , la bague d’alimentation crée un joint crucial qui minimise la perte de pression et initie un écoulement équilibré. À partir de la rigole, le métal passe dans le coureur , un ensemble de canaux horizontaux conçus pour acheminer l’alliage en fusion vers la cavité de la pièce. Comme indiqué par CEX Casting , la fonction principale du canal d'écoulement est de répartir uniformément le flux, en particulier dans les moules multi-empreintes, afin que chaque pièce se remplisse de manière homogène.

Enfin, le métal fondu traverse le porte , l'ouverture précise qui relie le canal d'écoulement à la cavité de la pièce elle-même. La porte est le point de contrôle final et sa conception a l'impact le plus direct sur la qualité de la pièce coulée. Elle accélère le métal fondu jusqu'à la vitesse de remplissage requise tout en dirigeant son schéma d'écoulement à l'intérieur de la cavité. Tout le système fonctionne de manière coordonnée : la virole introduit le matériau, les canaux d'écoulement le transportent, et les portes contrôlent sa distribution finale. Un défaut dans l'un de ces composants compromet l'intégrité de toute la pièce coulée.

Principes fondamentaux pour une conception optimale des canaux d'écoulement et des portes

Concevoir un système de canaux d'écoulement et de portes efficace est un équilibre complexe entre dynamique des fluides, thermodynamique et science des matériaux. L'objectif principal est de remplir complètement et uniformément la cavité du moule avant que le métal en fusion ne solidifie, tout en minimisant les défauts. Cela nécessite le respect de plusieurs principes fondamentaux d'ingénierie qui régissent l'écoulement du métal à travers la matrice.

Un principe fondamental consiste à assurer un écoulement fluide et non turbulent. La turbulence introduit de l'air et des oxydes dans le métal en fusion, provoquant une porosité et des faiblesses structurelles. Comme souligné par Sefunm , les canaux doivent être soigneusement optimisés pour réduire la turbulence. Cela s'obtient grâce à des surfaces polies, des coins arrondis et une section transversale qui diminue progressivement en approchant de la porte afin de maintenir la pression et la vitesse. Le système de canaux doit également être conçu pour piéger toute impureté ou métal refroidi à ses extrémités, empêchant ceux-ci d'entrer dans la cavité de la pièce.

La conception de la porte implique des compromis critiques. La taille de la porte doit être suffisamment grande pour permettre un temps de remplissage rapide sans solidification prématurée, mais assez petite pour être facilement retirée après coulée sans endommager la pièce. La forme de la porte détermine également le modèle d'écoulement à l'intérieur de la cavité. Différents types de portes sont utilisés selon les applications afin d'obtenir des caractéristiques de remplissage spécifiques.

Comparaison des types courants de portes

En fin de compte, l'obtention d'un composant final robuste dépend d'une compréhension approfondie des propriétés des matériaux et des paramètres du procédé. L'expertise dans le formage métallique haute performance, telle que celle démontrée par Technologie métallique de Shaoyi (Ningbo) dans leur forgeage automobile de précision, souligne l'importance d'un contrôle rigoureux du processus. Bien que la fonderie sous pression et le forgeage soient des procédés différents, leur objectif commun est de créer des pièces de haute intégrité grâce à une conception minutieuse et à une gestion stricte de la qualité. Une liste de vérification pour la conception en fonderie sous pression devrait toujours inclure :

• Choix de l'alliage : Prendre en compte la fluidité, la plage de solidification et les propriétés thermiques du métal.
• Géométrie de la pièce : Analyser l'épaisseur des parois, la complexité et les exigences esthétiques.
• Simulation d'écoulement : Utiliser un logiciel pour prédire l'écoulement du métal, identifier les zones problématiques potentielles et optimiser la conception avant l'usinage de l'outil.
• Capacités des machines : Veillez à ce que la vitesse d'injection, la pression et la force de serrage soient adéquates pour la pièce et la conception du système d'écoulement.
• Gestion thermique : Prévoyez des canaux de refroidissement dans le moule afin de contrôler la vitesse de solidification et d'éviter les défauts.

Le rôle critique de l'emplacement de la porte dans la qualité de la coulée

Au-delà de sa taille et de sa forme, le positionnement stratégique de la porte constitue l'une des décisions les plus critiques en matière de conception de moulage sous pression. L'endroit par lequel le métal en fusion pénètre dans la cavité détermine entièrement le modèle de remplissage, influence le gradient thermique à travers la pièce, et décide finalement de la présence ou de l'absence de défauts critiques. Une porte bien placée assure un remplissage progressif et uniforme, tandis qu'une porte mal placée peut compromettre la pièce dès le départ.

La règle principale, comme mentionné dans de nombreuses ressources d'ingénierie, est de positionner la porte aux sections les plus épaisses de la pièce. Ce principe garantit que ces zones, qui mettent le plus de temps à se solidifier, soient continuellement alimentées en métal fondu sous pression, évitant ainsi la porosité par retrait. Placer une porte dans une section fine peut provoquer la solidification prématurée du métal, bloquant l'écoulement et entraînant un défaut appelé recouvrement froid, où deux flux de métal ne fusionnent pas correctement.

En outre, l'emplacement de la porte doit être choisi de manière à diriger l'écoulement du métal afin de repousser l'air et les gaz devant lui et de les évacuer par des évents et des débordements. Comme l'expliquent des experts de Diecasting-mould , la porte doit être positionnée pour éviter tout impact direct sur les noyaux ou les parties délicates de la matrice, ce qui pourrait provoquer l'érosion de l'outil et introduire des turbulences. L'écoulement doit être dirigé le long des parois de la cavité afin de favoriser un remplissage régulier et laminaire.

Scénarios d'emplacement de la porte : bon contre mauvais

• Mauvais emplacement : Injection dans une section à paroi mince éloignée du centre de masse de la pièce.
  Défaut résultant : Risque élevé de solidification prématurée, entraînant un remplissage incomplet (manque de matière) ou des soudures froides. Le trajet d'écoulement est long et inefficace.
• Bon Emplacement : Injection dans la section à paroi la plus épaisse de la pièce.
  Avantage : Garantit que la zone ayant le volume de matière le plus important est alimentée en dernier et sous pression, ce qui compense efficacement la porosité de retrait et assure une pièce dense et pleine.
• Mauvais emplacement : Positionnement de la porte provoquant une collision frontale de deux fronts d'écoulement dans une zone critique sur le plan esthétique.
  Défaut résultant : Crée une ligne de soudure visible, qui constitue un point faible structurellement et un défaut de surface.
• Bon Emplacement : Placer la porte de manière à favoriser un écoulement unique et continu qui se termine dans un puits de débordement.
  Avantage : Pousse l'air et les contaminants devant le front d'écoulement et hors de la cavité, ce qui donne une pièce propre et dense avec un minimum de gaz piégé.

Dans certains cas, une seule entrée est insuffisante pour des pièces de grande taille ou complexes. Un système à multiples entrées peut alors être nécessaire afin d'assurer un remplissage complet. Toutefois, cela ajoute de la complexité, car les entrées doivent être équilibrées pour remplir simultanément leurs sections respectives, afin d'éviter la formation de lignes de soudure internes là où les fronts d'écoulement se rejoignent.

Dépannage : Défauts courants causés par une conception inadéquate du système d'alimentation

Un pourcentage important de tous les défauts de fonderie sous pression peut être attribué à un système d'alimentation sous-optimal. Lorsque des ingénieurs rencontrent des problèmes tels que la porosité, des imperfections de surface ou des pièces incomplètes, la conception des canaux d'écoulement et des entrées doit figurer parmi les premiers éléments à examiner. Comprendre le lien direct entre un défaut de conception spécifique et le défaut résultant est essentiel pour un dépannage efficace et l'optimisation du procédé.

Par exemple, porosité , la présence de petits vides à l'intérieur de la pièce moulée, est souvent causée par une turbulence excessive. Lorsque le métal en fusion tourbillonne violemment dans le canal d'écoulement ou au moment d'entrer par la porte, il emprisonne de l'air et d'autres gaz, qui restent alors piégés dans la pièce lors de sa solidification. Une porte trop petite pour le débit requis peut agir comme une buse pulvérisatrice, atomisant le métal et aggravant ce problème. La solution consiste souvent à augmenter la surface de la porte, à aplanir le trajet du canal ou à revoir l'angle d'entrée de la porte afin de favoriser un remplissage moins chaotique.

Un autre problème courant est joints à froid ou des erreurs , où la cavité du moule ne se remplit pas complètement. Cela se produit généralement lorsque le métal en fusion refroidit trop rapidement et perd sa fluidité avant d'atteindre les points les plus éloignés de la cavité. Cela peut être causé par un système de coulée trop long, entraînant une perte excessive de chaleur, ou par une arrivée trop fine, restreignant l'écoulement et provoquant la solidification prématurée du métal. Modifier la conception pour raccourcir le trajet d'écoulement ou augmenter l'épaisseur de l'arrivée peut souvent résoudre ce problème.

Guide de dépannage du système de coulée

Une approche systématique du diagnostic est essentielle. Lorsqu'un défaut apparaît, les ingénieurs doivent analyser la pièce afin de déterminer l'emplacement et la nature du défaut, puis utiliser un logiciel de simulation d'écoulement ou une analyse empirique pour l'associer au design du système de remplissage. De petits changements itératifs apportés au canal ou à la porte, suivis d'une inspection minutieuse des résultats, constituent la méthode la plus efficace pour diagnostiquer et résoudre ces problèmes récurrents de fabrication.

Questions fréquemment posées

1. le nombre de personnes Quelle est la porte et le coureur dans le casting?

Dans la coulée, le coureur est un canal qui transporte le matériau fondu de la fente principale vers la cavité de la pièce. La porte est l'ouverture spécifique entre l'extrémité du coureur et la cavité de la pièce elle-même. Le travail du coureur est la distribution, tandis que le travail de la porte est de contrôler l'entrée finale du matériau, influençant sa vitesse, sa direction et son flux.

2. Le dépôt de la demande. C'est quoi un coureur dans le casting?

Un coureur est un canal usiné dans l'acier moulé qui sert de voie pour le métal fondu. Sa fonction principale est de distribuer le métal d'un point central (le sprue) à une ou plusieurs portes qui alimentent les cavités du moule. Un système de roulement bien conçu maintient la température et la pression du métal tout en réduisant les turbulences.

3. Le retour de la guerre Quelle est la porte dans la coulée sous pression?

La porte de la coulée sous pression est la dernière et souvent la plus petite section du système de canaux avant que le métal fondu n'entre dans la forme réelle de la pièce (la cavité). Sa conception est essentielle car elle contrôle la vitesse et les caractéristiques de débit du métal lorsqu'il remplit le moule. La porte doit être suffisamment grande pour remplir rapidement la pièce, mais suffisamment petite pour se congeler correctement et être facilement retirée de la pièce finie.

4. Le dépôt de la demande. C'est quoi un coureur de dés?

Un coureur à matrices est simplement un autre terme pour le système de coureur dans un moule de coulée à matrices. Il désigne l'ensemble du réseau de canaux qui conduit l'alliage fondu de la fontaine aux portes. Le terme souligne que ces canaux font partie intégrante de l'outil de moulage lui-même.