{"id":13809,"date":"2021-08-26T23:30:13","date_gmt":"2021-08-26T22:30:13","guid":{"rendered":"https:\/\/metalpie.com\/blog\/casting-defects\/"},"modified":"2025-07-22T15:15:36","modified_gmt":"2025-07-22T07:15:36","slug":"defauts-de-coulee","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/metalpie.com\/fr\/blog\/defauts-de-coulee\/","title":{"rendered":"D\u00e9fauts de coul\u00e9e"},"content":{"rendered":"

Dans tout processus d'ing\u00e9nierie, les d\u00e9fauts de moulage sont fr\u00e9quents. Toute approche pr\u00e9sente certaines limites qui entra\u00eenent des d\u00e9fauts. Il est possible d'obtenir un moulage sans d\u00e9faut gr\u00e2ce \u00e0 une conception et \u00e0 un moulage appropri\u00e9s, mais les r\u00e8gles de contr\u00f4le et l'intervention humaine sont \u00e0 l'origine de la plupart des d\u00e9fauts. Nous pouvons r\u00e9duire les d\u00e9fauts de moulage avec l'aide ad\u00e9quate sur le terrain.<\/p>\n\n\n\n

En g\u00e9n\u00e9ral, un bon produit de fonderie pr\u00e9sente quelques d\u00e9fauts. C'est pourquoi les fonderies s'efforcent de r\u00e9duire ces d\u00e9fauts. Les techniques de contr\u00f4le non destructif telles que les ultrasons, la radiographie, les particules magn\u00e9tiques, la p\u00e9n\u00e9tration dans la matrice et d'autres peuvent d\u00e9tecter ces d\u00e9fauts de coul\u00e9e. Aujourd'hui, nous allons examiner plusieurs d\u00e9fauts de fonderie typiques, leurs causes et la mani\u00e8re de les corriger.<\/p>\n\n\n\n

Types de d\u00e9fauts de coul\u00e9e<\/h2>\n\n\n\n

De nombreux facteurs peuvent \u00eatre \u00e0 l'origine de plusieurs types de d\u00e9fauts. Certains des rem\u00e8des apport\u00e9s \u00e0 un type de d\u00e9faut peuvent cr\u00e9er un autre type de probl\u00e8me. Cette section illustre les types de d\u00e9fauts de coul\u00e9e les plus courants rencontr\u00e9s dans les processus de coul\u00e9e des m\u00e9taux.<\/p>\n\n\n

\n
\"\u00c9chantillon
D\u00e9fauts de coul\u00e9e dus au r\u00e9tr\u00e9cissement axial (Source : donn\u00e9es sur l'acier<\/a>)<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

D\u00e9fauts de coul\u00e9e dus au r\u00e9tr\u00e9cissement<\/h2>\n\n\n\n

Le retrait de solidification se produit lorsque le m\u00e9tal passe de l'\u00e9tat liquide \u00e0 l'\u00e9tat solide, tandis que la contraction thermique se produit lorsqu'il refroidit jusqu'\u00e0 la temp\u00e9rature ambiante. Par cons\u00e9quent, l'\u00e9tude inclut des tol\u00e9rances de retrait dans la conception des pi\u00e8ces moul\u00e9es afin de s'assurer qu'elles atteignent les dimensions requises.<\/p>\n\n\n\n

Par exemple, l'acier moul\u00e9 se r\u00e9tracte \u00e0 un taux de 14 pouces par pied, ce qui donne des pi\u00e8ces moul\u00e9es d'apparence grossi\u00e8re. Les tol\u00e9rances de retrait pour les diff\u00e9rents m\u00e9taux sont connues et un concepteur de moules expert tiendra compte du retrait lors de la construction d'un moule.<\/p>\n\n\n\n

Le retrait peut \u00e9galement contribuer \u00e0 des probl\u00e8mes dans les produits coul\u00e9s, tels que des d\u00e9faillances et des fuites. Ces d\u00e9fauts peuvent parfois \u00eatre visibles \u00e0 la surface de la pi\u00e8ce moul\u00e9e et \u00eatre identifi\u00e9s visuellement \u00e0 l'aide de colorants p\u00e9n\u00e9trants ou d'autres m\u00e9thodes non destructives. Les d\u00e9fauts internes de la fonte sont souvent difficiles \u00e0 d\u00e9tecter et n\u00e9cessitent un examen aux rayons X ou des essais destructifs. Le terme \"d\u00e9fauts de retrait ouverts et ferm\u00e9s\" fait r\u00e9f\u00e9rence \u00e0 ces deux types de probl\u00e8mes.<\/p>\n\n\n\n

D\u00e9faut de coul\u00e9e par retrait ouvert<\/h2>\n\n\n\n

Des tuyaux peuvent appara\u00eetre \u00e0 la surface et s'\u00e9tendre dans le corps de la pi\u00e8ce si le m\u00e9tal se refroidit et se r\u00e9tracte sans qu'il y ait suffisamment de liquide pour remplir les trous. De m\u00eame, l'\u00e9tude d\u00e9signe les d\u00e9fauts de surface comme des d\u00e9fauts de cave ou des puits qui s'\u00e9tendent sur la face. Dans les deux cas, les d\u00e9fauts sont expos\u00e9s \u00e0 l'environnement et l'air remplace le m\u00e9tal en fusion.<\/p>\n\n\n\n

Dans les derni\u00e8res phases de la solidification, les fissures et les d\u00e9chirures par br\u00fblure sont fr\u00e9quentes. On peut les observer autour de changements soudains dans la concentration des contraintes, comme une fine bande reliant deux parties lourdes. Elles peuvent \u00e9galement se produire dans les cellules dodues o\u00f9 la chaleur s'accumule et lorsqu'il y a un avant-projet partiel.<\/p>\n\n\n\n

La carotte de coul\u00e9e, qui est le canal par lequel la machine verse le m\u00e9tal en fusion dans un moule, est la source la plus fr\u00e9quente de retrait. Le m\u00e9tal met plus de temps \u00e0 se contracter et \u00e0 se solidifier \u00e0 certains endroits, notamment dans les parties les plus lourdes du moule, ce qui r\u00e9duit la disponibilit\u00e9 du mat\u00e9riau d'alimentation et augmente la probabilit\u00e9 de retrait, principalement si la carotte est trop \u00e9troite pour le volume de flux. Une tige de coul\u00e9e correctement dimensionn\u00e9e et reli\u00e9e directement \u00e0 la section lourde peut combler le trou de retrait et fournir le mat\u00e9riau d'alimentation n\u00e9cessaire pour contrer le retrait lors du refroidissement de la section. En outre, l'utilisation d'une porte arrondie sur la carotte plut\u00f4t que d'une porte plate ou carr\u00e9e peut r\u00e9duire le risque d'apparition de d\u00e9fauts.<\/p>\n\n\n\n

D\u00e9fauts de coul\u00e9e par retrait ferm\u00e9<\/h2>\n\n\n\n

La porosit\u00e9 est l'un des d\u00e9fauts les plus courants dans les pi\u00e8ces moul\u00e9es. Les d\u00e9fauts proviennent des gaz pi\u00e9g\u00e9s dans le m\u00e9tal en fusion et de la contraction lorsque la pi\u00e8ce est refroidie. La forme la plus fr\u00e9quente de porosit\u00e9 est la porosit\u00e9 de retrait, g\u00e9n\u00e9ralement visible \u00e0 la surface d'un composant moul\u00e9 sous la forme de minuscules trous ou fractures. Bien que ces trous semblent sph\u00e9riques, ils ont une forme angulaire et sont susceptibles de d\u00e9velopper des fissures ramifi\u00e9es \u00e0 l'int\u00e9rieur.<\/p>\n\n\n\n

Ce retrait est particuli\u00e8rement fr\u00e9quent dans les pi\u00e8ces \u00e9paisses \u00e0 angles multiples, lorsque le m\u00e9tal se refroidit et durcit de mani\u00e8re non uniforme. Des porosit\u00e9s peuvent appara\u00eetre \u00e0 l'int\u00e9rieur de la pi\u00e8ce moul\u00e9e sans se manifester \u00e0 la surface. Lorsque le m\u00e9tal solidifi\u00e9 entoure le m\u00e9tal liquide, le m\u00e9tal en fusion ne peut pas se remplir derri\u00e8re le liquide lorsqu'il refroidit et se r\u00e9tracte, ce qui entra\u00eene ce d\u00e9faut.<\/p>\n\n\n\n

La pr\u00e9vention<\/h2>\n\n\n\n

En utilisant une carotte fine ou conique, vous risquez de pulv\u00e9riser le m\u00e9tal en fusion au lieu de le verser dans la cavit\u00e9. Dans ce cas, certaines parties de la pi\u00e8ce commencent \u00e0 durcir avant de remplir le moule. Le flux de m\u00e9tal en fusion dans la cavit\u00e9 doit \u00eatre aussi r\u00e9gulier que possible, ce qui peut \u00eatre facilit\u00e9 par une carotte centrale plus pro\u00e9minente ou un agencement de carottes multiples.<\/p>\n\n\n\n

Le processus utilise des \u00e9l\u00e9vateurs pour garantir qu'il y a suffisamment de mat\u00e9riau fondu pour combler les lacunes lorsque le composant se solidifie et se r\u00e9tracte. La taille des nervures doit \u00eatre telle qu'elles soient les derni\u00e8res \u00e0 geler. On ajoute parfois de l'isolant pour atteindre cet objectif.<\/p>\n\n\n\n

\"\\coulage\"
Fig : Porosit\u00e9 du gaz (Source : Hadian, R. & Emamy, M. & Campbell, John. (2009). Modification of Cast Al-Mg 2 Si Metal Matrix Composite by Li. Metallurgical and Materials Transactions B-process Metallurgy and Materials Processing Science - METALL MATER TRANS B. 40. 822-832. 10.1007\/s11663-009-9251-1.)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Porosit\u00e9 du gaz<\/h2>\n\n\n\n

L'air et les vapeurs pi\u00e9g\u00e9s peuvent provoquer des porosit\u00e9s \u00e0 la surface ou \u00e0 l'int\u00e9rieur de la pi\u00e8ce coul\u00e9e. Contrairement \u00e0 la forme solide, le m\u00e9tal en fusion peut retenir une grande quantit\u00e9 de gaz dissous, ce qui entra\u00eene une porosit\u00e9 gazeuse. Par cons\u00e9quent, lorsque la substance se refroidit, des bulles de gaz se forment. Au cours du processus de coul\u00e9e, les turbulences peuvent potentiellement introduire des gaz. Ce d\u00e9faut survient lorsque le m\u00e9tal en fusion est introduit trop rapidement dans le moule.<\/p>\n\n\n\n

Une mauvaise ventilation des moules et des noyaux et un s\u00e9chage insuffisant des moules et des noyaux entra\u00eenent une porosit\u00e9 des gaz.<\/p>\n\n\n\n

Trous d'\u00e9pingle<\/h2>\n\n\n\n

\u00c0 l'ext\u00e9rieur de la pi\u00e8ce coul\u00e9e ou sous la surface de l'\u00e9caille, les pi\u00e8ces en fonte \u00e0 graphite nodulaire ou compact\u00e9, en fonte mall\u00e9able et en acier coul\u00e9 sont les plus susceptibles de pr\u00e9senter des bulles ou des vides.<\/p>\n\n\n\n

Les trous d'\u00e9pingle peuvent se d\u00e9velopper en petits groupes ou sur une large zone, endommageant n'importe quelle partie de la pi\u00e8ce moul\u00e9e. Ils ne sont parfois apparents qu'apr\u00e8s l'usinage, bien qu'ils soient toujours visibles \u00e0 l'\u0153il nu.<\/p>\n\n\n\n

Les trous d'\u00e9pingle peuvent se pr\u00e9senter sous la forme de bulles nodulaires de m\u00e9tal nu ou de bulles avec des peaux de graphite ou de cavit\u00e9s plus \u00e9tendues de forme irr\u00e9guli\u00e8re suivies de scories ou d'oxydation.<\/p>\n\n\n\n

Trous ouverts<\/h2>\n\n\n\n

Ces \u00e9vents sont visibles \u00e0 la surface de la fonte et sont plus faciles \u00e0 rep\u00e9rer que les \u00e9vents souterrains.<\/p>\n\n\n\n

La pr\u00e9vention<\/h2>\n\n\n\n

Avant la coul\u00e9e du liquide, une bonne conception du moule peut r\u00e9duire la porosit\u00e9 des gaz ou injecter de l'azote dans l'alliage d'aluminium. Le hissage peut \u00e9galement \u00eatre utilis\u00e9 pour \u00e9liminer de minuscules quantit\u00e9s de porosit\u00e9 \u00e0 l'int\u00e9rieur de la pi\u00e8ce moul\u00e9e. Le proc\u00e9d\u00e9 consiste \u00e0 placer la pi\u00e8ce moul\u00e9e dans un four \u00e0 haute temp\u00e9rature et \u00e0 la contenir dans un r\u00e9cipient pressuris\u00e9. La pi\u00e8ce est ensuite chauff\u00e9e dans un gaz inerte, le plus souvent de l'argon, afin d'\u00e9liminer les composants poreux en appliquant une pression isostatique.<\/p>\n\n\n\n

Pour fondre du m\u00e9tal sous vide, dans une atmosph\u00e8re contenant des gaz peu solubles ou sous un flux qui emp\u00eache le contact avec l'air, il faut d'abord mettre en \u0153uvre d'excellentes techniques de fusion et de fluxage. Ensuite, il faut augmenter la perm\u00e9abilit\u00e9 au gaz des sables plus grossiers et plus perm\u00e9ables. Ensuite, l'augmentation de la perm\u00e9abilit\u00e9 des moules et des noyaux permet \u00e0 l'air et au gaz de s'\u00e9chapper de la cavit\u00e9 du moule. Enfin, il faut s\u00e9cher les moules et les noyaux avant de les utiliser, les garder au sec et r\u00e9duire la temp\u00e9rature du m\u00e9tal pendant la coul\u00e9e afin d'acc\u00e9l\u00e9rer le rythme de la solidification.<\/p>\n\n\n\n

Coul\u00e9e de m\u00e9tal d\u00e9fauts de coul\u00e9e<\/h2>\n\n\n\n

Lors de la coul\u00e9e du m\u00e9tal dans le moule, des d\u00e9fauts peuvent survenir. Un d\u00e9faut de coul\u00e9e du m\u00e9tal entre dans l'une des cat\u00e9gories suivantes. Les rat\u00e9s, les fermetures \u00e0 froid et les inclusions sont des d\u00e9fauts courants du m\u00e9tal coul\u00e9.<\/p>\n\n\n\n

\"\\coulage\"
Cold Shut (Source : \u00c9dition scientifique et universitaire<\/a>)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Fermeture \u00e0 froid<\/h2>\n\n\n\n

Une fermeture \u00e0 froid est un d\u00e9faut de surface qui se pr\u00e9sente sous la forme d'une ligne ou d'une fracture sur la surface de coul\u00e9e avec un bord circulaire. Ce d\u00e9faut est visible \u00e0 l'\u0153il nu et entra\u00eene le rejet de la pi\u00e8ce coul\u00e9e, ce qui cr\u00e9e une zone de faiblesse.<\/p>\n\n\n\n

Les flux de m\u00e9tal en fusion entrant dans le moule par deux portes se rencontrent \u00e0 un point de jonction. Les basses temp\u00e9ratures \u00e0 la jonction peuvent entraver la fusion, entra\u00eenant le durcissement des flux avant la fusion, ce qui se traduit par une fermeture \u00e0 froid.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Un manque de fluidit\u00e9 dans le m\u00e9tal en fusion ou un syst\u00e8me de fermeture mal con\u00e7u est la cause la plus fr\u00e9quente de fermeture \u00e0 froid. La m\u00e9thode la plus simple pour \u00e9viter les fermetures \u00e0 froid est de rendre le m\u00e9tal en fusion plus fluide. Cette technique peut \u00eatre mise en \u0153uvre de diff\u00e9rentes mani\u00e8res. Tout d'abord, optimisez le m\u00e9canisme de fermeture afin de r\u00e9duire les voies de passage \u00e9troites et de maintenir les voies d'\u00e9coulement courtes. Deuxi\u00e8mement, pour \u00e9viter une solidification pr\u00e9matur\u00e9e, augmentez la temp\u00e9rature de coul\u00e9e. Troisi\u00e8mement, augmentez la perm\u00e9abilit\u00e9 au gaz du moule.<\/p>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

Faux pas<\/h2>\n\n\n\n

Les fermetures \u00e0 froid et les rat\u00e9s ont beaucoup en commun. Les rat\u00e9s se produisent lorsque le m\u00e9tal liquide est trop froid pour s'\u00e9couler vers les bords de la cavit\u00e9 du moule avant de geler et de durcir. Le m\u00e9tal liquide ne remplit pas la chambre du moule. Les rat\u00e9s sont les parties du moule, et le moule ne les remplit pas.<\/p>\n\n\n\n

La solidification pr\u00e9matur\u00e9e se produit pour les m\u00eames raisons que la fermeture \u00e0 froid. En cas de rat\u00e9s, v\u00e9rifiez la conception du moule et du syst\u00e8me de fermeture, ainsi que la fluidit\u00e9 du m\u00e9tal fondu.<\/p>\n\n\n\n

Les coups de froid<\/h2>\n\n\n\n

Des globules solides peuvent se former si un liquide \u00e9clabousse pendant qu'il est vers\u00e9. Ces globules sont pris dans la coul\u00e9e lorsqu'ils g\u00e8lent. Le processus forme des plans froids comme une boule, une goutte ou une perle et ne se connecte qu'au m\u00e9tal.<\/p>\n\n\n\n

Envisagez de modifier les processus de coulage pour r\u00e9duire les turbulences et d'adapter la conception des syst\u00e8mes d'\u00e9jection pour r\u00e9duire la vitesse d'\u00e9jection afin d'\u00e9viter les \u00e9claboussures et les coups de froid.<\/p>\n\n\n\n

Inclusion<\/h2>\n\n\n\n

Sur la surface de coul\u00e9e, vous pouvez observer ces cro\u00fbtes m\u00e9talliques in\u00e9gales. Les cro\u00fbtes ne font que quelques centim\u00e8tres d'\u00e9paisseur, mais elles sont visibles \u00e0 l'\u0153il nu. Des ar\u00eates vives, des formes irr\u00e9guli\u00e8res et un lien \u00e9troit avec la coul\u00e9e sont des caract\u00e9ristiques communes.<\/p>\n\n\n\n

Les cro\u00fbtes et les queues de rats sont \u00e9troitement li\u00e9es et se rencontrent souvent ensemble. Ce processus \u00e9limine g\u00e9n\u00e9ralement les cro\u00fbtes pour exposer une queue de rat. Lorsque le m\u00e9tal en fusion contenant des particules de laitier est inject\u00e9 dans les cavit\u00e9s du moule et durcit, il y a inclusion de laitier.<\/p>\n\n\n\n

Un simple changement permet d'\u00e9viter l'inclusion de scories. Avant d'introduire le m\u00e9tal en fusion dans la cavit\u00e9 du moule, retirez toutes les particules de scories.<\/p>\n\n\n\n

Il est possible d'\u00e9liminer le laitier m\u00e9tallique en le traitant avec un fondant sous vide ou dans un environnement inerte. Vous pouvez \u00e9galement ajouter des produits chimiques au m\u00e9lange pour faire flotter le laitier vers le haut, o\u00f9 il sera facile de le d\u00e9tecter et de l'enlever avant de le verser. Vous pouvez \u00e9galement utiliser une louche sp\u00e9ciale qui permet de verser le m\u00e9tal par le bas. Enfin, il peut \u00eatre utile d'inclure un filtre en c\u00e9ramique dans le syst\u00e8me de fermeture.<\/p>\n\n\n\n

\"\\"\\"\"\/
D\u00e9fauts m\u00e9tallurgiques (Source : Mashinini, P. M. (2010). Fen\u00eatre de processus pour le soudage par friction-malaxage de 3 mm de titane (Ti-6Al-4V).<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

D\u00e9fauts m\u00e9tallurgiques de coul\u00e9e<\/h2>\n\n\n\n

Ce type de d\u00e9faut de coul\u00e9e est courant dans les techniques de coul\u00e9e de l'acier. Vous rencontrerez principalement deux types de d\u00e9fauts m\u00e9tallurgiques.<\/p>\n\n\n\n

Larmes chaudes<\/h2>\n\n\n\n

Les fissures se pr\u00e9sentent sous la forme de fentes irr\u00e9guli\u00e8res dispos\u00e9es en ramifications. Vous remarquerez peut-\u00eatre que certaines fissures sont apparentes sans grossissement, alors que d'autres en ont besoin. Lorsque la pi\u00e8ce coul\u00e9e se refroidit vers la fin de la solidification, des piq\u00fbres se produisent.<\/p>\n\n\n\n

Des d\u00e9chirures \u00e0 chaud apparaissent si le m\u00e9tal de formage n'est pas assez solide pour r\u00e9sister aux contraintes de traction pendant la solidification. Une mauvaise conception du moule est la principale cause des d\u00e9chirures \u00e0 chaud. Vous pouvez r\u00e9soudre efficacement ces probl\u00e8mes en modifiant le moule pour en am\u00e9liorer l'affaissement.<\/p>\n\n\n\n

Points durs<\/h2>\n\n\n\n

Les points chauds sont des zones plus difficiles que le reste de la r\u00e9gion. Cette situation s'explique par le fait qu'elles se sont refroidies plus rapidement que le mat\u00e9riau environnant. Les zones dures peuvent g\u00eaner l'usinage et entra\u00eener une usure accrue de l'outil.<\/p>\n\n\n\n

Les points chauds sont la cons\u00e9quence directe d'un refroidissement insuffisant. Si les points chauds vous pr\u00e9occupent, deux solutions s'offrent \u00e0 vous. Tout d'abord, il convient d'adapter la technique de refroidissement. Deuxi\u00e8mement, vous pouvez envisager de modifier la composition chimique du m\u00e9tal.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Dans tout processus d'ing\u00e9nierie, les d\u00e9fauts de moulage sont fr\u00e9quents. Toute approche pr\u00e9sente certaines limites qui entra\u00eenent des d\u00e9fauts. Il est possible d'obtenir un moulage sans d\u00e9faut gr\u00e2ce \u00e0 une conception et \u00e0 un moulage appropri\u00e9s, mais les r\u00e8gles de contr\u00f4le et l'intervention humaine sont \u00e0 l'origine de la plupart des d\u00e9fauts. Il est possible de r\u00e9duire les d\u00e9fauts de moulage avec l'aide ad\u00e9quate sur le terrain. 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