Solutions aux défauts de la fonderie sous pression

La fonderie sous pression a pour but de faire passer du métal en fusion sous forme liquide à haute vitesse par une petite fente dans le but de remplir la forme faite dans un moule. Ce remplissage de quelques centièmes de seconde doit se réaliser plus rapidement que le solidification du métal qui fige en se refroidissant dans l’empreinte. Cette technologie génère principalement les trois types de problèmes suivants : soufflures ou porosités, reprises de front, retassures.

1-Soufflures / porosités :

Au moment de l’injection le moule et le container contienne des gaz (air, oxygène, hydrogène) qui doivent être évacués le plus possible pour ne pas se trouver emprisonnés dans la pièce sous forme de bulles sous-pression.

Solutions pour minimiser les soufflures / porosités :

• Prévoir une grande section d’éventage du moule par les masselottes. Les positions des évents sont importantes car une masselotte remplie en début d’injection ne joue plus sa fonction. Il faut chercher les zones de fin de remplissage et placer des masselottes qui seront utiles jusqu’au bout (utilisation de Chill-Vent (tirage d’air massif), implanter un système sous-vide en dernier recours).
• Augmenter le taux de remplissage du container pour minimiser l’air emprisonné dans la chambre.
• Prévoir des bras cours et épais pour permettre de maintenir un canal chaud et transmettre la pression qui compressera le métal.
• Le système de régulation thermique du moule qui doit éviter l’utilisation du poteillage pour refroidir le moule (diminution du temps de cycle et préservation du moule en évitant les chocs thermiques).

• Vitesse deuxième phase trop lente qui ne va pas permettre un remplissage liquide avec localement des risques de solidification et par conséquence une mauvaise homogénéité de la compression.
• Vitesse deuxième phase trop rapide qui ne laisse pas à l’air le temps de sortir de la cavité du moule. Contrôler le bon fonctionnement des évents qui peuvent s’encrasser au niveau du plan de joint.
• Liquide résiduel suite à un poteillage trop abondant avec un manque de soufflage.
• La température du moule doit être suffisamment haute pour supprimer l’humidité du solvant de poteillage par évaporation sur le moule qui peuvent produire des gaz au contact du métal en fusion.
• Contrôler la lubrification du piston car trop de graisse au contact du métal en fusion produira des gaz.
• Programmer une première phase qui contrôle le front de vague dans le container pour ne pas avoir un emprisonnement d’air.
• Dégazage du métal dans le four.

2-Reprises de front :

Le front du métal (l’avant du métal qui pousse devant lui l’air et les gaz de poteillage et de lubrification du container) doit suivant les obstacles dans les empreintes se couper en plusieurs flux de métal en fusion. Ces derniers vont se rejoindre plus tard dans des états de température différents ne permettant plus de se resouder avec homogénéité. On peut imaginer le contournement d’un obstacle par deux chemins de métal qui ne se retrouvent en contact avec des conditions de température différentes induisant une frontière entre les deux flux de métaux après la solidification. Autre problème, les fronts de métal peuvent emprisonner des poches d’air et créer des soufflures.

Solutions pour minimiser les reprises de front :

• Une simulation de remplissage peut aider à comprendre le cheminement du métal dans l’empreinte

3-Retassures :

La plupart des métaux ont une contraction de volume quand ils passent de l’état liquide à solide. Par exemple l’aluminium a un retrait de l’ordre de 1%. Cette contraction se fait dans toutes les directions mais en commençant avec un gardian à partir de la surface (peau) de la pièce. En effet, la différence de température du moule et du métal fait que ce dernier fige en premier au contact de l’acier de l’empreinte. La peau de la pièce qui se solidifie en premier a donc peu de retassures qui se concentre dans les zones massiques (à limiter à la conception de la pièce) en fin de solidification. En conséquence, si vous ne voulez peu de porosité dans une zone, il faut la placer dans une épaisseur de 0.4mm du bord de la pièce. L’usinage au-delà de cette épaisseur de 0.4mm va révéler des retassures et porosités.

On minimise ce problème de retassures et de porosités en compressant en fin d’injection le métal par une troisième phase pour compléter le volume de métal qui s’est contracté. Pour que la compression fonctionne il faut que cette force de compression puisse être transmise à la pièce par les bras d’alimentation (runner) et l’épaisseur d’attaque. Concrètement le métal doit encore être pâteux pour bouger dans le moule. Dans le cas contraire, la troisième phase n’aura pas d’effet.

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