Guide pratique pour résoudre les défauts du moulage sous pression

TL ;DR

Le dépannage des défauts de moulage sous pression nécessite une approche méthodique pour identifier et résoudre les imperfections courantes telles que la porosité, les fissures, les marques d'écoulement et le surplus. Ces problèmes proviennent généralement de paramètres incorrects liés à la température du métal, à la pression d'injection, à l'état du moule ou à la qualité du matériau. La clé d'une résolution efficace consiste à diagnostiquer systématiquement le défaut spécifique et à en corriger la cause profonde, par exemple en optimisant l'écoulement du métal, en assurant un bon éventage du moule ou en ajustant les paramètres de la machine.

Une approche systématique du dépannage

La résolution efficace des défauts de moulage sous pression ne commence pas par des changements radicaux, mais par un processus logique d'élimination. Avant de supposer un problème complexe lié à la matrice elle-même, il est essentiel de suivre une séquence systématique qui traite d'abord les variables les plus simples et les plus courantes. Ce principe « d'abord les choses faciles » permet d'économiser du temps, de réduire les coûts et d'éviter des modifications inutiles sur des outillages coûteux. Une approche rigoureuse garantit que les opérateurs ne négligent pas une solution simple en cherchant une cause compliquée.

La hiérarchie recommandée pour le dépannage commence par les éléments les plus accessibles. Tout d'abord, portez votre attention sur la propreté. Cela implique de s'assurer que les surfaces d'assemblage de la matrice, la cavité et les broches d'éjection sont exemptes de débris, d'accumulations ou de bavures résiduelles provenant des cycles précédents. Un petit morceau de métal ou un résidu peut empêcher la matrice de se fermer correctement, ce qui entraîne des défauts tels que la bavure. Cette première étape est la vérification la plus rapide et la plus facile à effectuer, et elle résout souvent immédiatement le problème.

Ensuite, évaluez les consommables. Cela implique d'examiner la qualité et l'application de l'agent de démoulage. Est-il pulvérisé de manière uniforme ? En utilise-t-on trop ou pas assez ? Une application incohérente ou excessive peut provoquer des porosités gazeuses, des marques d'écoulement ou du collage. Après les consommables, l'attention se porte sur les paramètres de la machine. Les opérateurs doivent vérifier que des réglages tels que la force de serrage, la vitesse et la pression d'injection, ainsi que les températures du métal/du moule, sont compris dans la plage spécifiée pour la pièce et l'alliage utilisés. Ces paramètres sont souvent à l'origine des défauts liés à la pression et à l'écoulement.

Seulement après avoir épuisé ces étapes devriez-vous envisager des facteurs plus complexes. Évaluez la qualité de la matière première ; assurez-vous que les lingots sont propres, secs et de la composition correcte afin d'éviter des problèmes tels que la porosité gazeuse ou les fissures. Enfin, si toutes les autres variables ont été éliminées, il est temps d'inspecter le moule lui-même à la recherche d'usure, de dommages ou de défauts de conception dans les systèmes de remplissage et de ventilation. Par exemple, lorsqu'on diagnostique un défaut de bavure, un opérateur doit d'abord nettoyer la ligne de joint, puis augmenter la force de serrage, puis ajuster la vitesse d'injection. Ce n'est que si la bavure persiste qu'il devrait envisager d'envoyer le moule en réparation, une procédure détaillée dans des ressources provenant d'experts de Dolin Casting .

Défauts liés à l'écoulement et à la solidification du métal

Une catégorie importante de défauts de moulage sous pression provient de problèmes survenus lors du remplissage de la cavité du moule et du refroidissement suivant ainsi que de la solidification du métal en fusion. Ces imperfections sont directement liées à la gestion thermique, aux débits d'écoulement et à la pression. Comprendre comment ces facteurs interagissent est essentiel pour diagnostiquer et prévenir certains des défauts visuels les plus courants, tels que les marques d'écoulement, les fusions froides, les fissures et la porosité de retrait. Chacun de ces défauts fournit des indices sur ce qui s'est mal passé pendant le cycle de moulage.

Les marques d'écoulement et les froidures sont des défauts étroitement liés, causés par une fluidité ou une température insuffisantes du métal. Les marques d'écoulement apparaissent sous forme de stries ou de motifs à la surface de la pièce moulée, suivant le trajet du métal en fusion. Les froidures sont une forme plus grave de ce défaut, se présentant comme des lignes droites là où deux fronts de métal en fusion n'ont pas réussi à se souder complètement. Cette fusion incomplète crée un point faible qui peut facilement se transformer en fissure sous contrainte. Ces deux défauts indiquent que le métal s'est refroidi trop rapidement avant que la cavité ne soit entièrement remplie et solidifiée sous pression.

Les fissures et les porosités de retrait, quant à elles, sont généralement liées à la phase de refroidissement et de solidification après le remplissage de la cavité. Les fissures peuvent être causées par des contraintes thermiques dues à un refroidissement inégal, en particulier dans les pièces dont l'épaisseur de paroi n'est pas uniforme, ou par une force excessive lors de l'éjection. Les porosités de retrait apparaissent sous forme de vides internes ou de dépressions superficielles (marques de retrait) et se produisent lorsqu'il n'y a pas assez de métal liquide pour compenser la réduction de volume pendant la solidification de la pièce. Ce phénomène pose souvent problème dans les sections plus épaisses d'une pièce, qui se refroidissent plus lentement que les zones environnantes.

Pour résoudre ces problèmes, une combinaison d'ajustements au niveau de la conception, du matériau et du procédé est nécessaire. L'optimisation de la géométrie de la pièce afin d'obtenir une épaisseur de paroi uniforme, le préchauffage homogène de la fonderie et la régulation des paramètres d'injection constituent toutes des étapes essentielles. Le tableau suivant synthétise les solutions courantes aux défauts liés à l'écoulement et à la solidification.

Défauts dus aux gaz, à la pression et à la contamination

Un autre groupe critique de défauts de fonderie par injection est causé par des facteurs plus difficiles à voir directement : le gaz piégé, une application incorrecte de la pression et la présence de matériaux étrangers dans l'alliage fondu. Des défauts tels que la porosité gazeuse, les cloques, les bavures et les inclusions peuvent gravement compromettre l'intégrité structurelle et la finition de surface d'une pièce moulée. Ces problèmes proviennent souvent de la préparation du métal, de l'état de la matrice ou de la physique du remplissage de la cavité sous pression extrême.

La porosité gazeuse est l'un des défauts les plus répandus, caractérisée par de petits vides ou bulles emprisonnés dans le métal. Ces vides affaiblissent la pièce et peuvent poser un problème majeur pour les composants devant être étanches à la pression. Le gaz peut provenir de plusieurs sources : il peut s'agir d'hydrogène libéré par l'alliage d'aluminium fondu lui-même, d'air piégé et incorporé au métal en raison d'un remplissage turbulent, ou encore de gaz dégagés par la combustion de l'agent de démoulage au contact du métal chaud. Les cloques sont une manifestation superficielle de ce phénomène, où le gaz piégé juste sous la surface se dilate, formant une bosse soulevée sur la pièce moulée.

Le flash est un défaut lié à la pression et à l'intégrité du moule. Il apparaît sous la forme d'une mince feuille de métal indésirable sur le bord d'une pièce moulée, là où les deux moitiés du moule se rejoignent. Le flash se produit lorsque le métal en fusion s'échappe de la cavité sous haute pression. Cela peut arriver pour plusieurs raisons : la force de serrage de la machine est trop faible pour maintenir le moule fermé, la pression d'injection est trop élevée, les surfaces du moule sont usées ou endommagées, ou encore des débris empêchent le moule de se fermer parfaitement.

Enfin, les inclusions sont des matériaux étrangers piégés dans la pièce moulée. Il peut s'agir de particules métalliques ou non métalliques, telles que des oxydes provenant du métal en fusion, des débris du four ou des impuretés issues de matériaux recyclés. Les inclusions créent des points de concentration de contraintes dans la pièce moulée, pouvant entraîner une défaillance prématurée. Leur prévention exige des procédures rigoureuses de propreté et de manipulation tout au long du processus de fusion et de moulage.

Diagnostic des porosités gazeuses et des cloques

• Causes courantes : Hydrogène dissous dans l'alliage en fusion ; humidité sur les lingots ou outils ; turbulence pendant l'injection ; agent de démoulage excessif ou inapproprié.
• Solutions efficaces :
  1. Mettre en œuvre des techniques de dégazage du métal pour éliminer l'hydrogène dissous avant la coulée.
  2. S'assurer que tous les lingots et outils sont parfaitement propres et secs avant utilisation.
  3. Optimiser le système d'alimentation et de coulée afin de favoriser un écoulement régulier et non turbulent du métal dans le moule.
  4. S'assurer que les évents du moule sont dégagés et correctement dimensionnés pour permettre à l'air piégé de s'échapper.
  5. Utiliser un lubrifiant de moule de haute qualité et l'appliquer avec parcimonie et uniformément.

Diagnostic du dépouille

• Causes courantes : Force de serrage insuffisante de la machine ; pression d'injection excessivement élevée ; lignes de joint usées ou endommagées sur le moule ; débris présents sur les faces du moule.
• Solutions efficaces :
  1. Vérifier et augmenter la tonnage de serrage de la machine afin de garantir qu'il est adapté à la surface de la pièce.
  2. Nettoyer les surfaces d'assemblage du moule avant chaque cycle.
  3. Réduire la pression d'injection au niveau efficace le plus bas.
  4. Effectuer un entretien régulier du moule afin de réparer toute usure ou dommage aux lignes de joint.

Défauts provenant de l'interaction entre le moule et la machine

L'interaction physique et thermique entre l'alliage en fusion, le moule en acier et la machine de coulée elle-même est une source fréquente de défauts. Des problèmes tels que le soudage, les traînées, la fissuration thermique et les pièces désalignées ne sont pas causés uniquement par le métal, mais par l'état et l'alignement de l'équipement de production. Ces défauts indiquent souvent la nécessité d'un meilleur entretien, de réglages des outillages ou de modifications dans la configuration et l'utilisation du moule et de la machine.

Le soudage se produit lorsque l'alliage en fusion crée une liaison chimique ou se fixe à la surface de la cavité du moule. Cela provoque des zones rugueuses sur la pièce moulée et peut endommager le moule lors de l'éjection. Les causes principales incluent l'érosion du matériau du moule due aux hautes températures ou à l'impact direct du flux métallique, une teneur incorrecte en fer dans l'alliage d'aluminium, ou une surface de cavité rugueuse qui sert d'ancrage au métal.

Les traînées et éraflures sont des rayures ou des lignes profondes sur la surface de la pièce moulée, toujours parallèles à la direction d'éjection. Ce défaut est un indicateur clair d'un problème lors du retrait de la pièce du moule. Il est généralement causé par un angle de dépouille insuffisant dans la conception de la pièce, une surface de cavité rugueuse ou endommagée qui retient la pièce, ou des broches d'éjection mal alignées qui poussent la pièce de manière inégale.

Le contrôle thermique, également connu sous le nom de fatigue thermique, apparaît sous la forme d'un réseau de fines fissures à la surface de la matrice, qui se transfère ensuite sur les pièces moulées en un motif surélevé correspondant. Il s'agit d'un problème d'usure à long terme causé par les cycles constants et rapides de chauffage et de refroidissement que subit la matrice. Les pièces désalignées constituent un autre problème mécanique, où les deux moitiés de la matrice ne sont pas parfaitement alignées, entraînant un décalage ou un saut visible le long de la ligne de joint de la pièce. Cela est souvent dû à des broches d'alignement usées ou inadaptées dans la matrice ou la machine.

La prévention de ces défauts exige une attention particulière à la qualité des outillages ainsi qu'un entretien rigoureux. Pour des applications critiques, il est essentiel de collaborer avec des fournisseurs spécialisés dans les composants métalliques de haute précision, afin de garantir une précision absolue dès la conception. Les solutions impliquent généralement à la fois des mesures préventives et des actions correctives.

• Soudage : Pour éviter le soudage, il est essentiel d'améliorer le refroidissement de la matrice dans les zones problématiques, de polir la cavité de la matrice pour obtenir une finition lisse et de vérifier que la teneur en fer de l'alliage se situe dans la plage recommandée (généralement entre 0,8 % et 1,1 %). L'utilisation d'un agent de démoulage de haute qualité, correctement appliqué, fournit également une barrière cruciale.
• Traînées : La solution pour les traînées consiste à analyser la conception de la pièce et de la matrice. Cela peut impliquer d'augmenter les angles de dépouille, de polir les parois de la cavité et de s'assurer que le système d'éjection est équilibré et fonctionne correctement.
• Fissuration thermique : Bien que la fissuration thermique soit inévitable sur une longue durée de production, son apparition peut être retardée en préchauffant correctement la matrice avant le démarrage, en évitant les fluctuations excessives de température et en utilisant un acier outil de haute qualité.
• Pièces désalignées : Cela nécessite un examen mécanique de la matrice et de la machine. La solution consiste généralement à diagnostiquer la machine de moulage sous pression et à remplacer toute goupille de centrage ou d'alignement usée ou incorrecte afin de rétablir un alignement approprié.

Stratégies proactives pour une coulée sans défaut

Le dépannage efficace des défauts de moulage sous pression consiste moins à réagir à des problèmes individuels qu'à élaborer une stratégie de contrôle de la qualité proactive. Les causes profondes de la plupart des défauts - qu'ils soient liés à la température, à la pression, à la contamination ou à l'usure mécanique - sont interconnectées. Un changement apporté pour résoudre un problème, comme augmenter la vitesse d'injection pour réparer une fermeture à froid, pourrait causer par inadvertance un autre, comme un éclair. Par conséquent, une approche globale et systématique est essentielle pour un succès constant.

La base de cette stratégie est un contrôle méticuleux des processus et une maintenance régulière. Cela comprend le nettoyage diligent des matrices, la manipulation attentive des matières premières pour éviter toute contamination et l'inspection régulière de la machine et de l'outillage pour détecter les signes d'usure. En suivant une séquence logique de dépannage qui commence par les variables les plus simples, les opérateurs peuvent résoudre les problèmes plus efficacement et éviter des interventions coûteuses et inutiles. En fin de compte, la production de pièces moulées sans défaut de haute qualité est le résultat d'une combinaison de conception robuste des pièces, d'outils de haute qualité et d'une compréhension approfondie des paramètres du processus.

Questions fréquemment posées

1. le nombre de personnes Quels sont les défauts de la coulée sous pression?

Les défauts courants de la coulée sous pression peuvent être regroupés en catégories. Il s'agit notamment de problèmes de débit et de solidification (marque de débit, fermeture à froid, fissures, rétrécissement), de problèmes de gaz et de pression (porosité du gaz, ampoules, flash), de problèmes de contamination (inclusions) et de défauts d'interaction entre la tô

2. Le dépôt de la demande. Comment vérifier les défauts de coulée?

La principale méthode de vérification des défauts de coulée est une inspection visuelle approfondie, qui peut identifier les problèmes au niveau de la surface tels que les fissures, les flashs, les marques de débit et les marques d'évier. Pour les défauts internes tels que la porosité du gaz ou de la rétrécissement, des méthodes plus avancées telles que l'inspection par rayons X ou les essais destructeurs peuvent être nécessaires pour évaluer l'intégrité interne de la pièce.

3. Le retour de la guerre Quel est le défaut de flash dans la coulée sous pression?

Le flash est un défaut courant où une feuille mince et excédentaire de métal se forme sur le bord d'une coulée, généralement le long de la ligne de séparation où les moitiés se rencontrent. Il se produit lorsque le métal fondu s'échappe de la cavité sous haute pression, souvent en raison d'une force de serrage insuffisante, d'un matricule usé ou de débris sur la surface du matricule.

4. Le dépôt de la demande. Quels sont les sept défauts de casting?

Bien qu'il existe de nombreux types de défauts de fonderie, les sept plus courants sont la porosité gazeuse, la porosité de retrait, les fissures, les bavures, les joints à froid, les marques d'écoulement et le collage. Ces défauts couvrent un large éventail de causes profondes, allant de problèmes liés à la température du métal et à sa teneur en gaz à des difficultés concernant la pression d'injection et l'état du moule.