manuel de recommandations pour Éviter l’apparition de
TRANSCRIPT
MANUEL DE RECOMMANDATIONS POUR ÉVITER L’APPARITION DE RETASSURES SUR LES PIÈCES EN FONTE À GRAPHITE SPHÉROÏDAL
MANUEL DE
RECOMMANDATIONS
POUR ÉVITER
L’APPARITION DE
RETASSURES SUR
LES PIÈCES EN
FONTE À GRAPHITE
SPHÉROÏDAL
15/01/2013 Rév. : 01
FUNDICIONES FUMBARRI-DURANGO
MANUEL DE RECOMANDATIONS POUR ÉVITER L’APPARITION DE RETASSURES SUR LES PIÈCES EN FONTE À GRAPHITE SPHÉROÏDAL
1
Fu
nd
icio
ne
s F
um
ba
rri-D
ura
ngo
MANUEL DE RECOMMANDATIONS POUR ÉVITER L’APPARITION DE RETASSURES SUR LES PIÈCES EN FONTE À GRAPHITE SPHÉROÏDAL
SOMMAIRE
1. INTRODUCTION ........................................................................ 2
2. HISTORIQUE .............................................................................. 2
3. RETASSURE – DÉFINITION .........................................................12
4. CARACTÉRISTIQUES GÉNÉRALES DE LA RETASSURE ...................12
5. CAUSES .....................................................................................13
6. ACTIONS PRÉVENTIVES..............................................................13
7. RECOMMANDATIONS POUR LA CONSTRUCTION DES MODÈLES .16
8. CAS PRATIQUES ........................................................................17
MANUEL DE RECOMANDATIONS POUR ÉVITER L’APPARITION DE RETASSURES SUR LES PIÈCES EN FONTE À GRAPHITE SPHÉROÏDAL
2
Fu
nd
icio
ne
s F
um
ba
rri-D
ura
ngo
1. INTRODUCTION
Ce manuel a été élaboré à partir de l’expérience et des recherches effectuées par
Fumbarri, ainsi qu’avec la collaboration de ses Clients et Fournisseurs et
l’information obtenue auprès des Centres Technologiques-Métallurgiques, dans le
but d’améliorer son produit et de minimiser l’apparition de défauts.
Historiquement, il est fréquent que durant l’usinage de géométrie de pièces, de
mortaises, de trous ou de logements sur des pièces en fonte à graphite sphéroïdal
(GGG ou JS), apparaissent des porosités de taille plus ou moins grande (macro ou
micro retassure). Ainsi, Fumbarri a élaboré ce manuel afin d’étudier les causes
d’apparition de retassures à l’intérieur des pièces et de les minimiser en définissant
correctement les géométries de ces dernières durant la phase de conception ou de
fabrication des modèles.
L’information et les recommandations apportées dans ce manuel servent
d’explication et de complément au “Manuel de Recommandations pour la
Construction et le Contrôle de Modèles en Polystyrène” élaboré par Fumbarri en
2004, spécifiquement dirigé à éviter les défauts de contraction du métal
(Retassure).
2. HISTORIQUE
Quelques images de pièces avec retassures sont exposées ci-dessous à titre
d’exemple :
- Retassure sur logement de douille de guidage de piston.
MANUEL DE RECOMANDATIONS POUR ÉVITER L’APPARITION DE RETASSURES SUR LES PIÈCES EN FONTE À GRAPHITE SPHÉROÏDAL
3
Fu
nd
icio
ne
s F
um
ba
rri-D
ura
ngo
- Retassure au fond de la mortaise destinée au dégagement du détecteur de
tôle.
- Retassure sur les dégagements pour le passage de tourelles sur les pistons.
Observations du Défaut : Sur les
modèles, les trous pour le logement des
douilles de guidage n’avaient pas été réalisés.
Observations du Défaut : Sur le modèle, les dégagements pour
les détecteurs de tôle et pour les centreurs n’avaient pas été
réalisés.
MANUEL DE RECOMANDATIONS POUR ÉVITER L’APPARITION DE RETASSURES SUR LES PIÈCES EN FONTE À GRAPHITE SPHÉROÏDAL
4
Fu
nd
icio
ne
s F
um
ba
rri-D
ura
ngo
- Retassure sur dégagements pour le passage de tourelles sur les pistons.
- Retassure dans les trous pour le logement de colonnes.
Observations du Défaut : Sur le modèle, les dégagements
pour le passage des tourelles n’avaient pas été réalisés, ce qui
a provoqué la formation d’une grande masse.
Observations du Défaut : Une retassure apparaît au
moment de l’usinage de la mortaise.
MANUEL DE RECOMANDATIONS POUR ÉVITER L’APPARITION DE RETASSURES SUR LES PIÈCES EN FONTE À GRAPHITE SPHÉROÏDAL
5
Fu
nd
icio
ne
s F
um
ba
rri-D
ura
ngo
- Retassures sur collecteurs d’eau de matrice d’estampage à chaud.
Observations du Défaut : Sur le modèle en
polystyrène, les trous pour le logement des colonnes
n’avaient pas été pratiqués, ce qui a donné lieu à la
formation de grandes masses et à l’apparition de
retassures.
MANUEL DE RECOMANDATIONS POUR ÉVITER L’APPARITION DE RETASSURES SUR LES PIÈCES EN FONTE À GRAPHITE SPHÉROÏDAL
6
Fu
nd
icio
ne
s F
um
ba
rri-D
ura
ngo
Observations du Défaut : En appliquant de la pression à l’eau, celle-ci fuit par
les rainures du collecteur à cause de la présence de retassures. En effet, sur les
modèles, les rainures étaient fermées, provoquant la formation de masses isolées,
dans lesquelles sont localisées les retassures.
MANUEL DE RECOMANDATIONS POUR ÉVITER L’APPARITION DE RETASSURES SUR LES PIÈCES EN FONTE À GRAPHITE SPHÉROÏDAL
7
Fu
nd
icio
ne
s F
um
ba
rri-D
ura
ngo
- Retassures dans logement de vérin.
- Retassures dans le fond de mortaises.
Observations du Défaut : On détecte des retassures en usinant la mortaise
destinée au logement du vérin. Si cette mortaise avait été réalisée sur le modèle,
le défaut ne serait pas apparu.
Observations du Défaut : Lors de l’usinage des
dégagements, des retassures apparaissent au fond des
mortaises. Ce défaut apparaît parce que le modèle du
noyau a été fabriqué sans les mortaises.
MANUEL DE RECOMANDATIONS POUR ÉVITER L’APPARITION DE RETASSURES SUR LES PIÈCES EN FONTE À GRAPHITE SPHÉROÏDAL
8
Fu
nd
icio
ne
s F
um
ba
rri-D
ura
ngo
- Retassures au fond du logement du vérin.
- Retassures dans les mortaises et dans les trous de guidage de vérins.
Observations du Défaut : Défaut très fréquent. En
usinant le logement des vérins, des retassures apparaissent
au fond des mortaises et ce, parce que le modèle n’était
pas pourvu de mortaises pour le logement des vérins.
MANUEL DE RECOMANDATIONS POUR ÉVITER L’APPARITION DE RETASSURES SUR LES PIÈCES EN FONTE À GRAPHITE SPHÉROÏDAL
9
Fu
nd
icio
ne
s F
um
ba
rri-D
ura
ngo
- Retassures dans les mortaises pour le caoutchouc de limitation et dans le
logement des réglettes de guidage du piston.
Observations du Défaut : En usinant les mortaises et les
trous pour le caoutchouc de limitation, des retassures
apparaissent. Le défaut apparaît parce que le modèle du
piston a été fabriqué sans les mortaises. De la même façon,
des retassures sont apparues dans les logements des réglettes
de guidage, parce que dans ces parties, le modèle était
pourvu des chevilles de manipulation à œillet de la pièce et
des retassures sont apparues en les usinant.
MANUEL DE RECOMANDATIONS POUR ÉVITER L’APPARITION DE RETASSURES SUR LES PIÈCES EN FONTE À GRAPHITE SPHÉROÏDAL
10
Fu
nd
icio
ne
s F
um
ba
rri-D
ura
ngo
- Retassures dans les mortaises et dans les trous de guidage de vérins.
MANUEL DE RECOMANDATIONS POUR ÉVITER L’APPARITION DE RETASSURES SUR LES PIÈCES EN FONTE À GRAPHITE SPHÉROÏDAL
11
Fu
nd
icio
ne
s F
um
ba
rri-D
ura
ngo
Observations du Défaut : Défaut très fréquent. En usinant les mortaises
et les trous pour le logement et le guidage des vérins, des retassures
apparaissent au fond des mortaises et à l’intérieur des trous. Cela est dû au
fait que le modèle n’était pas pourvu de mortaises pour le logement des
vérins.
MANUEL DE RECOMANDATIONS POUR ÉVITER L’APPARITION DE RETASSURES SUR LES PIÈCES EN FONTE À GRAPHITE SPHÉROÏDAL
12
Fu
nd
icio
ne
s F
um
ba
rri-D
ura
ngo
3. RETASSURE – DÉFINITION
Cavité provoquée par la contraction
liquide, généralement très irrégulière,
avec des parois rugueuses du type
dendrites. On la trouve en général à
l’intérieur de la pièce, aux changements
d’épaisseur de la pièce, ou à l’intérieur des parties massives et parfois, sous forme
de dépression superficielle de taille variable.
4. CARACTÉRISTIQUES GÉNÉRALES DE LA RETASSURE
Les retassures se présentent sous la forme de cavités
ouvertes à la surface extérieure de la pièce, ou de
cavités fermées à l’intérieur de celle-ci. Les surfaces
intérieures peuvent être lisses (Retassure Primaire) ou
présenter une morphologie dendritique (Micro-
retassure ou retassure secondaire). Dans le cas de
certains alliages eutectiques, les retassures primaires
peuvent apparaître avec des surfaces intérieures
dendritiques.
Ce défaut étant un défaut de contraction, il se forme de
préférence dans des zones de dernière solidification (centres thermiques de la
pièce). Il peut se présenter dans des zones dotées d’angles intérieurs, apparaissant
souvent durant les opérations d’usinage, à proximité de noyaux, de canaux de
coulée, etc., en raison de la difficulté d’évacuation de la chaleur, un phénomène
qui retarde la solidification du métal liquide.
Son incidence dépend de la contraction liquide-solide que présente l’alliage. Dans
le cas des fontes à graphite, la fonte à graphite sphéroïdal est plus sujette à la
formation de retassure secondaire, du point de vue des petits ou gros défauts, que
la fonte à graphite lamellaire, en raison de leurs différents modèles de
solidification.
MORPHOLOGIE DENDRITIQUE
MANUEL DE RECOMANDATIONS POUR ÉVITER L’APPARITION DE RETASSURES SUR LES PIÈCES EN FONTE À GRAPHITE SPHÉROÏDAL
13
Fu
nd
icio
ne
s F
um
ba
rri-D
ura
ngo
5. CAUSES
Techniquement, les retassures se produisent lors du passage de la phase liquide à la
phase solide, en raison de la forte contraction subie par le métal. Ainsi, les parties
géométriquement massives, qui refroidissent plus lentement que le reste de la
géométrie de la pièce, déplacent de la matière vers les zones qui refroidissent plus
rapidement, générant des cavernes dendritiques (retassures) à l’intérieur. Ainsi,
on distingue comme cause d’apparition de retassures :
La conception inappropriée de la pièce à couler, ainsi que des méthodes de
coulée inadaptées.
La cause principale est la contraction expérimentée par le métal depuis
l’état pâteux ou semi-solide jusqu’à la solidification définitive. Moins le
métal aura tendance à se contracter, moins le risque de formation de ce
défaut sera élevé.
Dans les fontes à graphite, une expansion se produit du fait de la formation
du graphite au sein du matériau métallique. Ce phénomène peut provoquer
des gonflements à l’intérieur des moules et augmenter le volume des
pièces.
Il faut également tenir compte des difficultés d’alimentation qui se
produisent au fur et à mesure que la fraction solide augmente : diamètre
et/ou conception incorrecte des masselottes, emploi de canal d’entrée de
métal à faible section, dont la solidification se produit rapidement,
conception erronée des pièces (PARTIES MASSIVES ISOLÉES), etc.
L’utilisation de températures de coulée élevées (qui augmente l’instabilité
du moule à cause de la forte chaleur et retarde la phase de solidification) ou
excessivement basses (solidification rapide des canaux d’entrée ou des cols,
même dans les masselottes).
6. ACTIONS PRÉVENTIVES
Les actions préventives pour éviter l’apparition de retassures sont :
Composition, Traitement de Nodulisation et Inoculation adéquats du
métal. Alimenter la pièce de manière efficace. Utiliser une température de
coulée appropriée.
Modifier la conception pour obtenir des sections de métal plus uniformes.
Si nécessaire, utiliser des refroidisseurs pour les sections les plus épaisses.
MANUEL DE RECOMANDATIONS POUR ÉVITER L’APPARITION DE RETASSURES SUR LES PIÈCES EN FONTE À GRAPHITE SPHÉROÏDAL
14
Fu
nd
icio
ne
s F
um
ba
rri-D
ura
ngo
Uniformiser la vitesse de refroidissement des parties massives en
homogénéisant les épaisseurs, en évitant la génération de parties massives ;
pour cela, on concevra toujours la pièce en prévoyant des changements de
sections progressifs, en évitant tout changement brusque d’une section à
l’autre. Éviter la formation de sections massives, ou bien limiter les
changements de section brusques en unissant les sections. Ci-dessous,
quelques exemples.
MANUEL DE RECOMANDATIONS POUR ÉVITER L’APPARITION DE RETASSURES SUR LES PIÈCES EN FONTE À GRAPHITE SPHÉROÏDAL
15
Fu
nd
icio
ne
s F
um
ba
rri-D
ura
ngo
Lors de la fabrication du modèle, maintenir des surépaisseurs d’usinage
constantes de 5 mm minimum et de 15 mm maximum. Ainsi, les
mortaises, les trous et en général les usinages profonds ou dans des parties
massives, doivent toujours être réalisés sur le modèle et ne jamais être
laissés aveugles pour leur obtention postérieure par usinage de la pièce
fondue.
De cette façon, Fundiciones Fumbarri
applique un procédé dénommé
refroidissement dirigé, qui consiste à
incorporer des refroidisseurs à
l’intérieur des mortaises ou des trous
de parties massives des modèles. Pour
la réalisation de cette pratique, il est
indispensable que ces parties soient
préalablement dégagées sur le modèle
afin de pouvoir loger les refroidisseurs.
Cette pratique est courante dans les
entreprises de fonte de fer et d’acier et
par ailleurs reconnue par les autorités
techniques et scientifiques. Les
documents qui l’attestent, édités par le
laboratoire métallurgique “Azterlan”, sont incorporés ci-après.
Une autre solution consiste à injecter de la matière au moment de la
solidification (alimentation et masselottage). Nous employons
occasionnellement cette technique, mais l’usage de masselotte n’est pas
habituel dans le cas de matrices, car il alourdit le coût de la pièce, retarde
MANUEL DE RECOMANDATIONS POUR ÉVITER L’APPARITION DE RETASSURES SUR LES PIÈCES EN FONTE À GRAPHITE SPHÉROÏDAL
16
Fu
nd
icio
ne
s F
um
ba
rri-D
ura
ngo
le délai de livraison à cause des analyses à effectuer pour le masselottage et
parfois, les résultats obtenus même en utilisant la masselotte ne sont pas
satisfaisant à cause de la géométrie de la pièce. C’est pourquoi, en
matriçage, nous utilisons le refroidissement dirigé au moyen de
refroidisseurs et, lorsque cela est possible, la réduction de masses. Pour
appliquer cette technique et dans le cas où aucune zone de pores n’est
tolérée dans les exigences requises, il est nécessaire de réaliser au préalable
une simulation de solidification par éléments finis pour déterminer où et
comment réaliser le masselottage destiné à compenser la contraction.
7. RECOMMANDATIONS POUR LA CONSTRUCTION DE MODÈLES
Surépaisseurs d’usinage : nous recommandons qu’elles ne soient en aucun cas
supérieures à 15 mm.
Pour éviter des usinages profonds, tous les types d’abaissements, empreintes,
mortaises ou trous doivent être réalisés par le mouleur en respectant des
surépaisseurs maximum de 15 mm. Et en particulier, il est nécessaire d’effectuer
sur le modèle les dégagements pour les éléments suivants :
- Trous pour colonnes et douilles de guidage,
- Logement de Vérins et trous pour le guidage de vérins,
- Dégagement ou Logement de centreurs et de détecteurs,
- Passage de noyaux ou tourelles,
- Mortaises pour boulons de limitation ou pour boulons de sécurité,
- Et en général usinages de mortaises ou de trous profonds (>30 mm).
Le mouleur et le contrôleur ne doivent pas s’inquiéter des calcinations qui peuvent
se produire sur ces dégagements car divers moyens sont à la portée du fondeur
pour les éviter : sable de chromite, graphite, tiges de fer, etc.
La construction d’un modèle suivant ces principes évite l’existence de masses
superflues, susceptibles de générer des retassures, qui obligent à utiliser des
systèmes d’alimentation ou de masselottage pas toujours efficaces, car leur calcul
peut être affecté par des facteurs difficilement prévisibles.
Si en raison de problèmes causés par une éventuelle variation de la conception, le
mouleur se voit contraint de renoncer aux évidements et à laisser des parties
MANUEL DE RECOMANDATIONS POUR ÉVITER L’APPARITION DE RETASSURES SUR LES PIÈCES EN FONTE À GRAPHITE SPHÉROÏDAL
17
Fu
nd
icio
ne
s F
um
ba
rri-D
ura
ngo
massives, nous recommandons de consulter le fondeur pour que celui-ci étudie sur
le modèle la manière d’alimenter cette partie et si nécessaire, consulter le
projeteur pour la modification de la conception, afin de créer le padding qui
permettra son alimentation correcte.
Éviter la pose d’éprouvettes, de chevilles de manipulation à œillet et autres
éléments massifs dans les parties à usiner. Ce type d’éléments favorise l’apparition
de défauts et empêchent aussi la pose de refroidisseurs.
8. CAS PRATIQUES
CES MODÈLES MONTRENT COMMENT DES TROUS DE PETIT DIAMÈTRE ET DES ABAISSEMENTS PAS TROP LARGES ONT ÉTÉ
OBTENUS SUR LE MODÈLE. LE FONDEUR EST CHARGÉ D’ÉVITER LEUR CALCINATION. L’ABSENCE DE RETASSURES EST
GARANTIE ; À CET ÉGARD, LE PRODUIT OBTENU EST SAIN.
TROU DÉBOUCHANT DE PETIT DIAMÈTRE
RAINURES POUR LOGEMENT DE VÉRINS
MANUEL DE RECOMANDATIONS POUR ÉVITER L’APPARITION DE RETASSURES SUR LES PIÈCES EN FONTE À GRAPHITE SPHÉROÏDAL
18
Fu
nd
icio
ne
s F
um
ba
rri-D
ura
ngo
MODÈLE À QUATRE RAINURES PROFONDES POUR LOGEMENT DE VÉRINS ET TROU DÉBOUCHANT À L’INTÉRIEUR POUR LE
GUIDAGE DU VÉRIN
ÉVIDEMENTS RÉALISÉS SUR DIFFÉRENTS MODÈLES AFIN D’ÉVITER DES PARTIES MASSIVES. UNE PRATIQUE HABITUELLE ET
PERFORMANTE UTILISÉE PAR DE NOMBREUX MOULEURS
ÉVIDEMENTS DANS PARTIES MASSIVES LES ÉVIDEMENTS DE MORTAISES DE LIMITATION
SONT UNE PRATIQUE HABITUELLE EN FONTE
NODULAIRE
MANUEL DE RECOMANDATIONS POUR ÉVITER L’APPARITION DE RETASSURES SUR LES PIÈCES EN FONTE À GRAPHITE SPHÉROÏDAL
19
Fu
nd
icio
ne
s F
um
ba
rri-D
ura
ngo
Parfois, les anneaux, boucles ou chevilles à œillet sont mal positionnés sur les
surfaces de travail et génèrent des points chauds qui peuvent provoquer des
retassures et empêchent la pose de refroidisseurs.
Ce même problème se présente avec les goujons d’appui en première phase
d’usinage ou avec des éprouvettes placées en zone de copie, c’est pourquoi nous
recommandons d’opérer suivant le même critère indiqué précédemment.
C’est pour cette raison que nous recommandons, lorsque cela est possible, de
positionner ces éléments sur des surfaces non fonctionnelles, pour minimiser la
probabilité d’apparition de retassures.
POINTS
CHAUDS
GOUJONS
D’APPUI
Éprouvette placée en
zone de copie
MANUEL DE RECOMANDATIONS POUR ÉVITER L’APPARITION DE RETASSURES SUR LES PIÈCES EN FONTE À GRAPHITE SPHÉROÏDAL
20
Fu
nd
icio
ne
s F
um
ba
rri-D
ura
ngo
EXEMPLES DE LOGEMENTS POUR VÉRINS – DÉFINITION CORRECTE DES VÉRINS ET
AUTRES ÉVIDEMENTS SUR LA PIÈCE.
Le noyau dispose des deux mortaises pour le logement des vérins,
ainsi que de trous de Ø20 pour le passage du cylindre de levage.
Le modèle dispose de logements pour les
vérins et de trous pour le passage et le
guidage des cylindres de levage.
MANUEL DE RECOMANDATIONS POUR ÉVITER L’APPARITION DE RETASSURES SUR LES PIÈCES EN FONTE À GRAPHITE SPHÉROÏDAL
21
Fu
nd
icio
ne
s F
um
ba
rri-D
ura
ngo
MORTAISE AVEC SURÉPAISSEURS D’USINAGE ET TROU POUR LE PASSAGE
DU CYLINDRE DE LEVAGE
20
mm
SURÉPAISSEURS
D’USINAGE DE 15
mm MAX.
LA MORTAISE DOIT ÊTRE
DEFINIE SUR LE MODÈLE, AVEC
SES SURÉPAISSEURS D’USINAGE
(15 mm MAX.).
EN EL AGUJERO DE 20mm
SE INTRODUCE UNA
VARILLA DE ACERO,
QUEDANDO CIEGO EN
PIEZA O UNA VARILLA
DE GRAFITO
MANUEL DE RECOMANDATIONS POUR ÉVITER L’APPARITION DE RETASSURES SUR LES PIÈCES EN FONTE À GRAPHITE SPHÉROÏDAL
22
Fu
nd
icio
ne
s F
um
ba
rri-D
ura
ngo
Nous espérons que l’information contenue dans ce manuel est claire et qu’elle
contribuera à éviter l’apparition de retassures. Dans le cas où les recommandations
indiquées précédemment ne seraient pas appliquées pour la conception ou sur le modèle,
il est très difficile que nous puissions les détecter lors de la coulée, car nous ignorons dans
quelle zone vont apparaître ce type d’évidements ; sans l’application de ces
recommandations, les retassures continueront de se former.
Pour toute explication supplémentaire ou en cas de doute, n’hésitez pas à contacter le
personnel technique de Fumbarri.
Durango, le 24 septembre 2012
Signé :
Ignacio Martínez Del Agua
Responsable Qualité
Fundiciones Fumbarri-Durango