Conception du système de coulée et placement de l'Ingate dans le moulage de mousse perdue

Conception du système de coulée et placement de l'Ingate dans le moulage de mousse perdue

1. Solidification directionnelle : Placement d'entrée aux points chauds

Diriger le fer fondu à haute température directement vers des points chauds épais maintient des températures élevées dans ces zones et établit un gradient de température de « les sections minces se solidifient en premier, les sections épaisses se solidifient en dernier ». Cela facilite une alimentation efficace en combinaison avec des colonnes montantes et est théoriquement idéal pour compenser le retrait.

Cependant : L'ingate ne doit jamais être placé directement au centre du point chaud géométrique. Au lieu de cela, il doit être positionné dans la zone adjacente à paroi épaisse, permettant à la colonne montante de terminer l'alimentation finale. Positionner l'ingate directement au centre du point chaud augmentera encore la masse thermique du point chaud, exacerbant ainsi le risque de porosité de retrait.

Bien entendu, la faisabilité de cette approche dépend de la structure spécifique du moulage. Dans la pratique, les pièces moulées présentent souvent des géométries complexes et des épaisseurs de paroi variables. Par conséquent, lors de la conception du système de contrôle, les effets interactifs de plusieurs facteurs doivent être pris en compte de manière globale.

2. Solidification simultanée : plusieurs portes dispersées sur des parois minces

Donner la priorité au flux de fer fondu dans les sections à parois minces augmente leur température, tandis que les sections épaisses subissent naturellement un refroidissement relativement plus rapide. Cela réduit le gradient de température à travers la pièce coulée, favorisant ainsi la solidification simultanée. Cette approche réduit les contraintes thermiques, la déformation et la fissuration, ce qui la rend adaptée aux pièces moulées présentant des variations d'épaisseur de paroi minimales qui ne nécessitent pas strictement une solidification directionnelle.

Remarque cruciale : le principe de solidification simultanée du moulage à mousse perdue ne peut pas être directement copié du moulage au sable traditionnel ; il est soumis à des contraintes de limites strictes.

Lors du moulage de mousse perdue, le métal remplit le moule tandis que la mousse se décompose et absorbe simultanément la chaleur. Le champ d'écoulement de remplissage modifie directement le champ thermique. De plus, les contraintes inévitables comprennent l'application d'une pression négative, la nature rigide et non élastique du sable sec non lié et la flottation des résidus de carbone.

2.1 Ingates aux points chauds : avantages et inconvénients de l'alimentation

Avantages : Du fer fondu à haute température est introduit dans les sections épaisses, maintenant des températures locales élevées et établissant des conditions pour une solidification directionnelle. Le système de portes peut servir de canal d’alimentation temporaire.

2.2.Risques spécifiques liés au moulage de mousse perdue :

2.2.1La décomposition massive de la mousse au niveau des sections épaisses absorbe une chaleur importante. Si le rythme de remplissage n'est pas adapté, la température dans les sections épaisses peut ne pas monter, empêchant l'établissement d'un gradient efficace. Cela ne fait qu'élargir le point chaud et aggraver la porosité de retrait.

2.2.2 Le fer fondu impactant directement la mousse à paroi épaisse peut facilement éroder le revêtement, entraînant des défauts d'inclusion de sable.

2.2.3La fonte ductile se solidifie de manière pâteuse. Si l'ingate se solidifie trop tôt et coupe le canal d'alimentation, un rétrécissement de la porosité se produira quand même même si l'ingate est placé au point chaud.

Directives pratiques : Pour obtenir une solidification directionnelle via une alimentation à proximité du point chaud dans le moulage de mousse perdue, donnez la priorité à une connexion en série de la colonne montante et de l'entrée (le fer fondu s'écoule à travers la colonne montante avant d'entrer dans la coulée). Évitez d'utiliser une seule entrée de grande section dirigée directement vers le point chaud.

3. Plusieurs ingates dispersées à parois minces pour une solidification simultanée

Avantages : L'alimentation multipoint à partir de parois minces garantit un champ de température global uniforme, minimisant les différences de température, les contraintes thermiques et la déformation. Il convient parfaitement aux pièces moulées en fonte grise avec des épaisseurs de paroi relativement uniformes.

Risques spécifiques liés au moulage de mousse perdue :

3.1 Si l'alimentation se produit au niveau de parois minces et que le fer fondu s'écoule vers le point chaud épais, la section épaisse se solidifiera souvent en dernier. Les zones terminales accumuleront des résidus de décomposition de mousse et du fer fondu à basse température. Le point chaud ne reçoit ni fer à haute température ni alimentation appropriée, ce qui entraîne une combinaison de porosité de retrait et d'inclusions/plis de carbone.

3.2 Un rinçage continu du revêtement aux endroits à paroi mince peut facilement l'endommager, provoquant des défauts d'inclusion de sable.

4.Principes pour déterminer l'emplacement de l'ouverture dans le moulage de mousse perdue

4.1 Poursuite de la solidification directionnelle (pièces moulées épaisses en fonte ductile, exigences strictes sans retrait)

Théorie : Introduire du fer fondu à proximité des sections épaisses/points chauds.

4.2Exécution pratique :

4.2.1 Positionner les vannes dans la zone à paroi épaisse adjacente au point chaud ; ne les placez pas directement au centre du point chaud géométrique.

4.2.2Donner la priorité à l'acheminement du fer en fusion à travers la colonne montante avant qu'il n'entre dans la coulée.

4.2.3Pour les pièces moulées de grande taille, donner la priorité à l'accès par le bas et au remplissage par étapes. Cela garantit que le métal se remplit de bas en haut, permettant aux résidus de carbone et aux gaz de remonter dans la colonne montante ou les pièges à scories.

4.2.4Éviter strictement les portes simples et surdimensionnées. Utilisez plusieurs portes dispersées pour réduire la surchauffe et l’érosion locales.

Les points chauds doivent être associés à des contremarches ou à des refroidissements. Se fier uniquement au placement de l'ingate au point chaud ne suffit pas pour éliminer le retrait de la fonte ductile.

4.2.5. Poursuite de la solidification simultanée (épaisseur de paroi uniforme, priorité au contrôle des contraintes/déformations, retrait local mineur acceptable)

4.3.Théorie : Alimentation dispersée multipoint à parois minces.

Répartissez plusieurs ingates de petite section sur les zones à paroi mince pour raccourcir le chemin de remplissage.

Les points chauds épais aux extrémités de la pièce coulée doivent être associés à des refroidissements pour accélérer le refroidissement et contrecarrer l'accumulation de scories froides provenant du remplissage terminal.

Ne forcez pas une solidification simultanée pure sur des pièces moulées présentant des variations drastiques d'épaisseur, car cela entraînerait des défauts incontrôlables au niveau des points chauds épais.

4.4. Contraintes dures universelles pour toutes les conditions (spécifiques à la mousse perdue, remplaçant la théorie de la solidification)

Les portes d'entrée ne doivent jamais faire face aux angles vifs des parois minces en mousse pour éviter l'effondrement du revêtement.

Les portes d'entrée doivent être placées de préférence sur des surfaces usinées. Ne placez jamais de vannes sur des surfaces d'étanchéité, de contact ou filetées.

Le champ d'écoulement de remplissage doit assurer la migration des résidus de décomposition vers le point le plus haut de la coulée, avec des pièges à scories positionnés à ces points hauts. Même si l'alimentation par points chauds est théoriquement appropriée, le projet doit être abandonné s'il entraîne le piégeage des scories dans le corps de coulée.

La section d'entrée ne doit être ni trop petite (pour éviter une solidification prématurée lors de la phase d'alimentation, qui obstrue le canal d'alimentation), ni trop grande (pour éviter une surchauffe locale).

5.Résumé

La solidification directionnelle bénéficie du placement de l'ingate à proximité des points chauds pour faciliter l'alimentation, tandis que la solidification simultanée repose sur une alimentation multipoint sur des parois minces pour minimiser les gradients thermiques et les contraintes.

Cependant, le moulage en mousse perdue ne peut pas reproduire mécaniquement les pratiques de moulage au sable. Placer une ingate directement sur un point chaud n’élimine pas automatiquement le retrait, et l’alimentation sur des parois minces ne garantit pas intrinsèquement une solidification simultanée. Les ingénieurs doivent faire des compromis complets en tenant compte du champ d'écoulement de remplissage, de la décomposition de la mousse et de l'évacuation des scories, de la pression négative et de l'intégration des colonnes montantes et des refroidisseurs. Dans de nombreux scénarios, une solution compromise et équilibrée est requise.