17 novembre 2024

Summary

Dans cette présentation, le professeur Hacillot explore les principaux alliages de fonderie et les phénomènes de retrait associés lors du refroidissement des matériaux. Il aborde les caractéristiques thermiques des alliages, les impacts des différentes étapes de solidification, et les défis liés à la contraction volumique. Des solutions techniques sont proposées pour éviter des défauts tels que les rotatures, notamment à travers le dimensionnement de masselotes et leur positionnement stratégique. À l'aide d'une étude de cas pratique, notamment un truck de skate, le processus de moulage et de simulation numérique est détaillé pour illustrer ces concepts.

Takeaways

• 😀 La plupart des pièces métalliques sont fabriquées à partir d'alliages et non de métaux purs, avec un élément principal (par exemple, fer dans l'acier, aluminium dans les alliages d'aluminium).
• 😀 Les alliages doivent être choisis en fonction de critères thermiques, mécaniques et d'usage, incluant la température de fusion, la résistance à la chaleur, et la corrosion.
• 😀 En France, environ 30 % des pièces produites en valeur sont en alliage d'aluminium, 50 % en fonte et 10 % en acier, avec les alliages cuivreux et titane représentant les 10 % restants.
• 😀 Les phases de refroidissement des alliages comprennent le passage de la phase liquide à la phase solide, avec des températures clés telles que la température de liquidus et de solidus.
• 😀 La surchauffe, définie par la différence de température entre la température de coulée et la température de liquidus, permet de garantir un remplissage complet du moule.
• 😀 Les retraits durant le refroidissement incluent le retrait à l'état liquide (augmentation de la masse volumique) et la contraction de solidification entre les températures de liquidus et de solidus.
• 😀 La contraction volumique après solidification peut entraîner des défauts tels que des rotatures, visibles sous forme de micro ou macro cavités internes ou externes.
• 😀 Les rotatures peuvent être déplacées hors du brut de fonderie grâce à des solutions techniques comme les réservoirs de métal liquide (melots) et l’homothétie de l'empreinte du moule.
• 😀 Le masselotage, qui consiste à positionner des réservoirs de métal liquide pour compenser les retraits, nécessite de respecter plusieurs règles essentielles, comme la position des masselotes par rapport aux points chauds.
• 😀 La simulation numérique permet d’optimiser le dimensionnement des masselotes, en s’assurant qu’elles alimentent les zones de la pièce qui risquent de se solidifier en dernier, évitant ainsi la formation de rotatures.

Q & A

Quels sont les principaux alliages de fonderie mentionnés dans la présentation ?

Les principaux alliages de fonderie mentionnés sont l'aluminium, la fonte, l'acier, et les alliages cuivreux tels que le zinc et le titane.

Qu'est-ce que la surchauffe d'un alliage, et quel est son rôle dans le processus de fonderie ?

La surchauffe est la différence de température entre la température de coulée et la température de liquidus. Elle permet d'assurer un remplissage optimal du moule sans que l'alliage ne se solidifie prématurément.

Quels sont les trois principaux types de retrait qui se produisent lors du refroidissement d'un alliage ?

Les trois types de retrait sont le retrait à l'état liquide, la contraction de solidification, et le retrait à l'état solide.

Comment les phénomènes de retrait impactent-ils la géométrie du brut de fonderie ?

Le retrait peut entraîner des défauts géométriques, comme des rotures, en raison de la diminution de volume des alliages à chaque étape de solidification, modifiant ainsi la forme du brut moulé.

Quelles sont les conséquences des rotures dans le processus de fonderie ?

Les rotures peuvent se manifester sous forme de micro ou macro rotures internes ou externes, résultant de la contraction volumique. Ces défauts affectent la solidité et la géométrie du produit final.

Pourquoi est-il nécessaire de positionner des masselotes dans le processus de fonderie ?

Les masselotes sont nécessaires pour compenser la contraction volumique globale de l'alliage et éviter la formation de rotures, en maintenant un flux de métal liquide dans les zones critiques du moule.

Quelles sont les règles fondamentales pour dimensionner correctement une masselotte ?

Les règles incluent : la masselotte doit être positionnée plus haut que le point chaud, son volume doit être supérieur à celui de la roture, et elle doit se solidifier après la zone qu'elle alimente en métal liquide.

Quel est l'impact des points chauds et des zones isolées thermiquement dans un moule ?

Les points chauds sont des zones où la solidification se produit en dernier. Les zones isolées thermiquement doivent être alimentées en métal liquide, souvent via des masselotes, pour éviter les défauts de solidification incomplète.

Comment une simulation numérique peut-elle aider à la validation du dimensionnement des masselotes ?

Une simulation numérique permet de visualiser les étapes de solidification du brut de fonderie et de tester l'efficacité des masselotes en déplaçant les rotures hors du brut, en garantissant ainsi la qualité dimensionnelle du produit final.

Pourquoi la conception d'un moule avec un facteur d'homothétie supérieur à 1 est-elle importante ?

Cela permet de compenser le retrait à l'état solide de l'alliage en augmentant légèrement la taille du moule, assurant ainsi que le produit final ait les dimensions exactes souhaitées après la solidification.