Le moulage de précision au silicate de sodium, communément appelé moulage de précision au verre soluble, est une technique de fabrication précise permettant de produire des pièces métalliques complexes avec une surface lisse et un contrôle dimensionnel précis. Cependant, des défauts peuvent encore apparaître, ce qui rend essentiel de comprendre leurs causes et leurs solutions afin d’améliorer le rendement et la qualité.
1. Porosité et trous de gaz
La porosité se produit lorsque des vides ou des cavités se forment à l’intérieur de la paroi. fonderie ou à sa surface. Ces défauts peuvent aller de minuscules piqûres à de plus grandes porosités qui fragilisent la structure et réduisent la durée de vie de la pièce. En fonderie de verre soluble, la porosité est souvent liée à une mauvaise évacuation des gaz et à l’humidité présente dans le moule.
Causes :
- Air et gaz emprisonnés dans la cavité du moule ou dans le métal en fusion lors de la coulée.
- Une mauvaise ventilation ou un nombre insuffisant de conduits de ventilation, limitant l’évacuation des gaz.
- Une forte teneur en humidité dans le moule en céramique ou le système de liant, notamment avec les liants à base de silicate de sodium, peut entraîner la formation de vides. Cette humidité peut se transformer en vapeur et se dilater lors du coulage.
Solutions :
- Concevoir des moules et des systèmes d’alimentation comportant suffisamment d’évents et de canaux d’évacuation pour permettre au gaz emprisonné de s’échapper avant l’arrivée du métal.
- Sécher soigneusement les moules en céramique et contrôler l’humidité pendant le séchage des coques afin d’éliminer l’humidité qui favorise la formation de vapeur.
- Utiliser des techniques de dégazage du métal en fusion, notamment la fusion sous vide ou l’injection de gaz inerte, afin de réduire la teneur en gaz dissous.
- Utilisez des techniques de versement douces et contrôlées afin de minimiser l’emprisonnement d’air et les turbulences.
2. Cavités de retrait et vides de solidification
Les défauts de retrait se manifestent par des cavités internes ou superficielles qui se forment lorsque le métal se rétracte en refroidissant et en se solidifiant. Les pièces moulées en silicate de sodium étant souvent complexes, une compensation insuffisante du retrait peut engendrer des vides qui compromettent la résistance et la précision dimensionnelle.
Causes :
- Apport insuffisant de métal en fusion pour compenser la perte de volume lors de la solidification.
- Conception défectueuse du système d’alimentation ou de la colonne montante qui ne parvient pas à alimenter en métal en fusion les zones critiques pendant leur refroidissement.
- Une température de moule irrégulière ou basse accélère le refroidissement dans certaines zones, créant des points chauds et augmentant les risques de retrait.
Solutions :
- Intégrez des têtes d’alimentation, des colonnes montantes et des zones refroidies appropriées dans la conception des moules afin d’assurer une solidification directionnelle et un flux de métal adéquat.
- Préchauffer les moules à une température contrôlée et constante afin de ralentir la vitesse de refroidissement et de réduire le risque de retrait.
- Utilisez un logiciel de simulation lors de la conception pour prédire les schémas de solidification et ajuster les systèmes d’alimentation et de contrôle en conséquence.
- Veillez à ce que la structure de la pièce moulée évite les variations d’épaisseur brusques et importantes, qui concentrent les contraintes de refroidissement.
3. Rugosité de surface et érosion par les moisissures
La rugosité de surface désigne une texture irrégulière et grossière de la surface de la pièce moulée, qui s’écarte de la finition attendue. Dans le cas du verre soluble moulage de précisionLa rugosité de surface peut être causée par des problèmes liés au matériau du moule, une mauvaise préparation du moule ou un flux de métal turbulent pendant le remplissage.
Causes :
- Matériau de moule non uniforme ou mélange inadéquat, entraînant des propriétés de surface de moule incohérentes.
- Un compactage insuffisant du sable de moule et du liant entraîne la formation de zones de coque fragiles qui s’érodent lors du coulage.
- Un flux de métal turbulent provenant de systèmes d’alimentation mal conçus provoque l’érosion de la surface du moule et des surfaces irrégulières.
- Température de coulée incorrecte — trop basse, elle entraîne une solidification prématurée ; trop élevée, elle augmente les réactions chimiques avec le moule.
Solutions :
- Utilisez du sable réfractaire de haute qualité avec une granulométrie appropriée et un mélange de liant uniforme.
- Compacter soigneusement les matériaux du moule afin de garantir une densité et une résistance uniformes sur toutes les couches de la coque.
- Optimiser la conception des vannes et des évents pour fluidifier l’écoulement du métal et éviter les turbulences.
- Contrôler la température et le débit de coulée pour correspondre aux caractéristiques thermiques du métal et du moule, en minimisant la réaction de surface et la rugosité.
4. Fermetures à froid, erreurs de remplissage et remplissage incomplet
Les défauts de coulée et les coulées incomplètes surviennent lorsque le métal en fusion ne remplit pas entièrement la cavité du moule avant de se solidifier. Ces défauts se manifestent par des parties incomplètes ou des zones de métal non adhérentes avec des joints visibles, ce qui compromet l’intégrité de la pièce.
Causes :
- Température de coulée insuffisante, réduisant la fluidité du métal et empêchant un remplissage complet.
- Flux de métal lent ou irrégulier en raison d’une mauvaise conception du système d’alimentation ou de sections transversales restreintes.
- Un préchauffage inadéquat des moules en coquille entraîne un refroidissement rapide du métal en fusion avant que le remplissage ne soit terminé.
Solutions :
- Maintenir une température de coulée optimale pour garantir une fluidité suffisante du métal afin qu’il atteigne toutes les parties du moule.
- Repenser les systèmes de canaux d’alimentation et de drainage avec des transitions plus douces et une section transversale suffisante pour favoriser un remplissage complet de la cavité.
- Préchauffer uniformément les moules en céramique afin d’éviter des gradients de température excessifs qui entravent l’écoulement.
5. Fissures et larmes brûlantes
Le refroidissement provoque fréquemment des fissures ou des décollements, comme des craquelures à l’extérieur ou à l’intérieur de la pièce moulée. Lorsque le métal refroidit et se solidifie de manière irrégulière, les contraintes thermiques peuvent dépasser la résistance du matériau, entraînant des déchirures ou des fissures à chaud.
Causes :
- Un refroidissement rapide et d’importants différentiels de température à travers la pièce moulée entraînent des contraintes internes élevées.
- Support de moule ou de grille inadéquat, créant des zones de concentration de contraintes.
- Un fort gradient de rigidité entre les sections épaisses et minces peut entraîner une contraction différentielle, provoquant des fissures.
Solutions :
- Utiliser des techniques de refroidissement contrôlé pour réduire les gradients thermiques lors de la solidification de la pièce moulée.
- Améliorer la conception et le support du moule afin de répartir plus uniformément les contraintes sur la pièce.
- Ajoutez des éléments de conception tels que des congés et des transitions pour minimiser les changements d’épaisseur brusques.
- Effectuer des traitements thermiques de relaxation des contraintes après la coulée lorsque le risque de fissuration est élevé.
6. Inclusions et piégeage de scories
Les inclusions sont des matières étrangères, des oxydes ou des scories incorporés dans la pièce moulée. Ces défauts non métalliques réduisent la résistance mécanique, provoquent des concentrations de contraintes et nécessitent souvent un usinage coûteux ou la mise au rebut de la pièce.
Causes :
- Un nettoyage insuffisant du métal en fusion avant la coulée permet aux scories, aux oxydes et aux impuretés de pénétrer dans la cavité de coulée.
- Des fragments de réfractaire cassés provenant des moules ou des canaux d’alimentation se retrouvent piégés lors du remplissage.
- Flux ou filtration insuffisants lors du coulage, limitant l’élimination des matières indésirables.
Solutions :
- Écumez et nettoyez le métal en fusion avant de le couler afin d’éliminer autant que possible les scories et les oxydes.
- Utiliser des filtres en céramique dans les systèmes de contrôle d’alimentation pour piéger les particules entraînées avant qu’elles ne pénètrent dans le moule.
- Utiliser des agents de fluxage efficaces pour se combiner aux impuretés et favoriser leur élimination.
- Inspecter et entretenir périodiquement les fours afin de réduire l’écaillage des réfractaires.
7. Défauts de réaction de la coquille et veinage
Des réactions de coquille se produisent lorsque le métal en fusion interagit chimiquement avec la surface du moule, entraînant la formation de veinures, de fissures superficielles ou l’adhérence de particules de sable. Dans le cas du moulage à la cire perdue avec du silicate de sodium, les sels résiduels et les composants à base de silice peuvent réagir avec le métal, provoquant des défauts de surface.
Causes :
- Contaminants ou composés résiduels présents dans la coque en céramique qui réagissent avec le métal en fusion.
- Des températures de coulée excessivement élevées augmentent l’attaque chimique et la diffusion.
- L’humidité ou une composition déséquilibrée du liant dans les coquilles de verre soluble augmentent la sensibilité aux interactions chimiques à chaud.
Solutions :
- Améliorer la qualité et la pureté des matériaux coquilliers en éliminant les sels résiduels et les impuretés.
- Ajouter un enduit ou un revêtement protecteur pour moule compatible avec le métal de coulée afin de servir de barrière.
- Réduire la température de coulée à celle nécessaire pour une bonne fluidité tout en limitant le potentiel de réaction.
- Veillez à bien sécher la coquille avant le moulage afin d’éliminer toute humidité.
8. Imprécision dimensionnelle et déformation
Les imprécisions dimensionnelles surviennent lorsque les pièces moulées s’écartent des dimensions ou des formes prévues, tandis que le gauchissement désigne une déformation par rapport à la géométrie d’origine. Dans le cas du moulage à la cire perdue de verre soluble, ces défauts peuvent provenir d’une solidification irrégulière ou d’un retrait différentiel.
Causes :
- Des vitesses de refroidissement inégales entre les différentes parties de la pièce provoquent des déformations.
- Un support de moule insuffisant ou une épaisseur de paroi irrégulière entraînent des effets de contraction différentiels.
- Retrait prématuré de la pièce de la coque avant solidification complète.
Solutions :
- Contrôler uniformément le refroidissement et la solidification, notamment pour les géométries complexes.
- Améliorer les dispositifs de support des moules et maintenir une épaisseur de paroi uniforme lorsque cela est possible.
- Laisser les pièces moulées se stabiliser complètement dans la coquille avant de les retirer ou de les manipuler.