Traitement thermique à basse température en fonderie sous pression
Alors que les alliages d'aluminium en fonderie sous pression ne peuvent normalement pas faire l'objet d'un traitement thermique (cloquage à chaud), le CSIRO (Centre Australien de Recherche) a mené des travaux de R&D sur le traitement thermique à basse température et courte durée sur un alliage bas fer de type A360 (Al-9Si-0.7Fe-0.6Mg-0.3Cu-0.2Zn-0.1Mn) et un alliage conventionnel de seconde fusion A380 (type AlSi9Cu3Fe). Les résultats mettent en évidence qu'un traitement non-isotherme de 15 min. à 480°C-525°C permet d'améliorer les propriétés mécaniques en statique (Rp0.2 passant de 162 MPa à 302 MPa après TTH) en réduisant considérablement les cloques après traitement thermique.
Les résultats du projet de R&D
Le CSIRO a développé des traitements thermiques à basse température et de courte durée. Ainsi au lieu d'avoir de traitement de 6-12 heures à 540°C (avec des alliages de type A356 et A357 - AlSi7Mg0.3 ou 0.6), ce nouveau process nécessite des temps de 10-15 minutes à 430-480°C.
Les éprouvettes ont été réalisées sur une machine Toshiba de 250 tonnes avec 3 éprouvettes par grappe; 2 éprouvettes cylindriques (diamètre 5.55 mm X 100 mm de long) et une éprouvette plate (Ep 3 mm x 70 x 14 mm). Les caractéristiques mécaniques ont été mesurées sur éprouvettes brutes de coulées et après traitement thermique dans différentes conditions.
Les températures de traitement traditionnelles (545°C) amènent de nombreuses cloques et des variations dimensionnelles importantes des pièces (pouvant nécessiter une opération de redressage) alors que des températures plus réduites alliées à des courtes durée sont nettement plus favorables.
- 545°C - durée de 16 h et durée de 0.25 h De très nombreuses cloques
- 535°C - durée de 0.25 h (15 min) Cloques peu nombreuses
- 525°C - durée 0.25 h Quelques porosités
- 485°C - 0.25 h Plus de cloques
L'augmentation de la vitesse du métal aux attaques de coulée (de 26 m/s à 82 m/s) augmente encore sensiblement les caractéristiques après TTH (Rp0.2 passant de de 302 à 333 MPa et Rm de 326 à 404 MPa).
Essais sur des pièces industrielles
Des essais de TTH à basse température ont été réalisés sur 6 références commerciales de petites pièces (de 50 à 550 g) avec des épaisseurs de 1.5 à 16 mm (pièces de structure ou non) sur des batchs de 75-100 pièces. Les pièces n'ont pas été triès en radiographie avant TTH et ont montrés un taux de rebut de 1 % seulement en moyenne lié à l'apparition de cloques après TTH. Le facteur le plus impactant pour le TTH était la température maximale atteinte plutôt que la durée de maintien. Pour les pièces les plus fines (sujettes aux cloque), la température de traitement a du être réduite à 440°C. Bien que les conditions de traitement étaient loin d'être isothermes, ces conditions temps/température ont données des caractéristiques satisfaisantes comparables à celles obtenues sur éprouvettes.
Source : CSIRO (Commonweath Scientific and Industrial Research Organization)
Les causes de soufflures en fonderie sous pression
Les défauts de type soufflure en fonderie sous pression sont générées par un emprisonnement d'air lors du remplissage ou par la décomposition de produit gras ou d'eau dans le moule par l'alliage liquide. Les soufflures sont des défauts de forme arrondie et sont isolées les unes des autres. Les causes de soufflures sont liées aux paramètres d'injection (V2, L1), ..., au poteyage ou à la conception du système d'alimentation. La peau de pièce est la plupart du temps exempte de porosités de type soufflure et les opérations d'usinage ultérieur révèlent les soufflures sous-cutanées.
Causes de soufflure
- V2 trop rapide (pas assez de temps pour évacuer l'air)
- L1 (course 1er phase) trop courte
- Tirages d'air insuffisants, mal placés ou encrassés
- Trop de poteyage et/ou soufflage insuffisant (eau résiduelle dans le moule)
- Système alimentation mal conçu
- Fuite des circuits d'eau (ou de thermorégulation) dans l'empreinte
- Graissage conteneur trop important
- V1 trop rapide
Remèdes spécifiques :
- Ajouter un système de sous vide (ou un tirage d'air massif)
- Réaliser une simulation numérique du remplissage pour optimiser l'évacuation de l'air
- Nettoyer le plan de joint (encrassé) plus souvent
- Percer un trou dans une zone de tiroir (vers l'arrière du moule) pour faciliter l'évacuation de l'eau
- Utiliser un poteyage "sans eau"
Défectologie
Il peut être nécessaire de tenir compte de l'impact des défauts lors du dimensionnement d'une pièce en fatigue pour réduire le casting factor.
Microtomographie
La micro-tomographie permet d'appréhender finement la localisation et la taille des défauts internes.
Source : CTIF
L'industrie 4.0 en fonderie sous pression
La revue allemande de fonderie, Giesserei, publiait un essai en 2016 sur l'industrie 4.0 en fonderie avec des machines équipées de capteurs et corrélant la qualité des pièces avec les paramètres de production grâce à un système de type IA (Kognitives System).
Machine de fonderie sous pression du futur
Selon les auteurs, de multiples capteurs équiperont les machines (pression, vitesse, température , ...) mais également le moule (température, arrivée du métal, ...) et les périphériques (poteyage, conteneur, sous vide) et permettront de corréler la qualité des pièces aux paramètres de fabrication grâce à des systèmes dits intelligents et du big data.
Bon, ..., il faudra encore attendre quelques années, mais nous, on y croit.
Source : revue Giesserei
Les caractéristiques fonctionnelles d'une pièce
Une pièce de fonderie possède des propriétés mécaniques en statique et dynamique et des propriétés d'usage (tenue à la corrosion, tenue à chaud, ...) qui résultent d'un certain nombre de paramètres liés à la conception (design fonctionnel), au CDC d'approvisionnement et à la fabrication de la pièce (maîtrise des éléments d'alliage, finesse de la microstructure).
Les facteurs importants
Les principaux facteurs qui impactent sur les caractéristiques fonctionelles d'une pièce sont :
- La teneur en éléments d'alliage (fourchette min-max) qui entrent dans la composition chimique de la matière
- La teneur en impuretés (S, P pour les fontes et Fe pour les alliages d'aluminium), en oxydes ou en éléments dits "poison" non désirables dans la composition chimique (fourchette maxi autorisée)
- L'absence de défauts internes (retassures, soufflures) ou externes (criques) dans les parties de pièces sollicitées. On spécifie généralement, dans le CdC pièce, des ZD (Zones Désignées) et des ZND (Zones Non Désignées). L'impact des défauts sur les caractéristiques mécaniques peut être appréhendé finement par la détermination des abattements
- Le tracé de la pièce (et par exemple l'absence de zones de concentration de contraintes ou de zones massives isolées). Le design pièce doit être optimisé en fonction des enjeux et des séries. La simulation numérique du process (remplissage, solidification) en amont permet de faire "bon du premier coup", de raccourcir les délais de mise au point et de fiabiliser la qualité des pièces de production sur leur durée de vie
- Le type de microstructure obtenue. La forme du graphite (lamellaire, sphéroïdale, vermiculaire) ou de la matrice (perlitique, ferritique, austénitique, bainitique) pour les fontes ou la forme du silicium (aciculaire ou lamellaire) ou des composés inter-métalliques (Al-Fe-Si) pour les alliages d'aluminium
- La finesse de la microstructure (résultant de la vitesse de solidification). Pour certaines applications, on spécifie ainsi le SDAS (Secondary Dendritic Arm Spacing) dans certaines zones de pièce pour les alliages d'aluminium et la taille des nodules de graphite pour les fontes Les micro-éléments d'addition en très faibles quantités (quelques ppm versus quelques % pour les éléments d'alliage traditionnels)
- Un traitement thermique ultérieur (trempe/revenu/...) qui modifie la microstructure (transformation de l'austénite en martensite pour les aciers par exemple). Pour les alliages d'aluminium Al-Si, c'est l'addition de magnésium qui permet, lors du traitement thermique, d'augmenter les caractéristiques mécaniques
- Les opérations d'usinage ultérieures qui peuvent soit éliminer la peau de pièce, soit faire déboucher en surface des porosités sous-jacentes ou encore amener des contraintes résiduelles
- Un traitement de surface mécanique: shot peening, CIC (Compression Isostatique à Chaud) qui va éliminer les imperfections de fonderie et doper les caractéristiques d'usage
- Un traitement de surface de conversion chimique (nitruration, anodisation dure) qui va protéger la pièce ou amener un élément de décoration (anodisation de couleur, peinture)
Source : CTIF
L'importance des services de la coulée sous pression
Le North American Die Casting Association indique sur son site Web qu'il considère coulée de métal pour être "l'industrie la plus fondamentale de l'Amérique." Ce ne est pas surprenant qu'une association commerciale de coulée de métal décrirait services de moulage sous pression comme fondamentalement importante, et il est probable que d'autres associations professionnelles pour d'autres secteurs de l'industrie seraient contester la demande de la NADCA. Mais il est indéniable que la coulée est un élément essentiel de notre infrastructure industrielle.
Les sites de NADCA certains des raisons pour lesquelles il estime que les produits de ses membres pour être si important pour l'industrie américaine. Selon eux, 90% de tous les produits manufacturés américains finis implique moulages métalliques d'une certaine façon. Ils disent aussi que meurent roulettes apporter une contribution annuelle de 7 milliards de dollars à l'économie du pays, et que l'industrie de moulage sous pression emploie 50 000 travailleurs dans les capacités directs et indirects.
Un grand nombre d'opérations dans les secteurs commerciaux et industriels se appuient sur l'accès à jeter des produits métalliques. Ces opérations vont des opérations de haute technologie de pointe tels que la fabrication de produits aérospatiaux et médicaux entreprises, à faible technologie fabricants de produits de consommation, tels que les produits d'entretien des pelouses fabricants. Vous pouvez trouver des moulages métalliques dans des vaisseaux spatiaux et modèles réduits de vaisseaux spatiaux. Ils peuvent être trouvés à tous les niveaux de l'industrie et du commerce dans une grande variété de produits et de contextes.
Moulage sous pression en particulier est considéré comme un processus de formage des métaux relativement durable. Selon la NADCA, plus de 95% des pièces moulées en Amérique du Nord de matrice en aluminium se composent d'aluminium recyclé. Cela réduit la nécessité de nouvelles mines d'aluminium, et il réduit également la quantité d'aluminium qui trouve son chemin dans les zones de déchets comme les sites d'enfouissement. Cela rend également le processus plus économique. De plus, des restes produits durant le processus de coulée sous pression peut souvent être récupérés, et ensuite fondus utilisés dans la coulée ultérieure. Compte tenu de tous ces facteurs, il est possible que la NADCA est peut-être droit à sa réclamation sur l'importance de la coulée sous pression.
Source: IQS
Zamak dans les bijoux
Comme vous le savez , il existe de nombreux types de matériaux pour des bijoux . Mais aujourd'hui, nous prêtons attention à un en particulier qui a montré d'excellents résultats , venez et la forme compacte , de sorte que nous pouvons acquérir et simplement l'ajouter à notre chambre. Nous parlons de Zamak.
Et quel est le zamak ? On voit , ce est un matériau en alliage de zinc, l' aluminium, le magnésium et le cuivre. Il est dur et résistant , et peut être trouvé dans beaucoup de façons pour vos perles.Idéal pour les bijoux car avec le passage du temps ne est pas endommagé , vous risquez de perdre du lustre , mais ne se détériore pas ou est âgé avec l'utilisation contrairement aux autres matériaux . Par rapport à l'argent , Zamak étant d'ailleurs moins cher ne est pas sales à l'usage . Et par rapport au métal , zamak pas de pauses ou se laide avec le passage du temps , est plus léger que l'acier et a presque la même résistance . Cela ne veut pas dire qu'il ne aime pas , mais il est plus durable et attrayante que d'autres matériaux .
Source : abedulart
Finition de surface
Une variété de finitions de surface de haute qualité est un autre avantage majeur
Electro-Dépôt
Zinc moulé coulées offrent d'excellentes caractéristiques de placage. Electro-placage est généralement un revêtement multicouche consistant en une ou deux couches de cuivre, une ou deux couches de nickel, et une couche finale de chrome, le laiton, l'or, ou tout autre métal placable. Le chromage est la finition décoratif le plus populaire lorsque la corrosion et résistance à l'abrasion est nécessaire.
Chromage adhère mieux aux alliages zamak ZA-8 suivies par ZA-12. Chromage de ZA-27 est possible, mais plus difficul en raison de la nécessité de traiter ZA-27 comme une pièce coulée en aluminium. Processus qui fournissent une peau extérieure lisse, dense, tels que le moulage sous pression et la coulée en moule permanent sont préférés lorsque le placage est envisagée.
Chromates
Chomating est un traitement chimique à faible coût qui offre une protection supplémentaire contre la corrosion contre «cep rouille». Cette forme de corrosion du zinc est causée par une exposition prolongée à des conditions humides. Finitions chromate sont produites par des méthodes d'immersion simples qui déposent un revêtement de chromate mince. Revêtements de chromate sont souvent appliqués à l'instrument, militaire et composants automobiles où la résistance à faible coût à l'humidité est nécessaire. Ces revêtements présentent généralement une tonalité de bronze ou de lustre métallique selon le procédé utilisé.
Phosphates
Revêtements de phosphate sont principalement utilisés pour fournir une bonne base pour la peinture ou le revêtement de poudre.
Anodisation
Un traitement spécial de l'anodisation de zinc est diposition pour moulages de zinc. Ce revêtement est complètement différente de celle des alliages d'aluminium. Zinc anodisation est un revêtement fonctionnel offrant une résistance maximale à la corrosion dans des environnements atmosphériques et marins.
Depuis le processus manteaux uniformément des cavités profondes et des zones filetées, anodisé en alliage de zinc coulée peut servir comme une alternative économique lors du remplacement de laiton traditionnel, bonze et composants en acier inoxydable.
Polissage et brossage
Lustre classique de haut polissage ou techniques brosse de finition peuvent produire des traits semblables à chromage ou en acier inoxydable. Lorsque laqué, ces finitions sont adaptés pour des applications décoratives, intérieur.
Peinture
Tous les alliages de zinc forment une excellente base pour les peintures. Pour faciliter adhérence de la peinture, de phosphate ou chromate prétraitements sont souvent employés. Les alliages de zinc peuvent également être electrostatically peints.
Revêtements en poudre
Revêtement en poudre implique la pulvérisation électrostatique des moulages de zinc avec une résine époxy ou polyester en poudre. Les parties sont alors immédiatement cuit au four pour une finition dureble dur. Il en résulte une corrosion revêtement en matière plastique résistant même, peu coûteux. Les revêtements en poudre sont disponible dans une large gamme de couleurs.
Source : Interzinc
Les avantages del alliages de zinc de fonderie
AUJOURD'HUI ZINC alliages de fonderie sont solides, durables et le coût des matériaux d'ingénierie efficace. Leurs propriétés mécaniques en concurrence avec et souvent supérieures à celles de la fonte d'aluminium, de magnésium, bronze, plastique et la plupart des fontes. Ces caractéristiques, ainsi que leurs capacités de finition supérieurs, et le choix des procédés de moulage font alliage de zinc le choix des matériaux incontestée pour les 1990's, car Ils acquerront de gagner du temps et de l'argent:
Les opérations de montage sont réduits.
Assemblées entières peuvent être coulés en une seule unité, ce qui élimine la nécessité pour les opérations d'assemblage manuel coûteux.
Les opérations de montage sont réduits.
Assemblées entières peuvent être coulés en une seule unité, ce qui élimine la nécessité pour les opérations d'assemblage manuel coûteux.
Moins matière d'adaptation nécessaire
Zinc's coulée supérieure fluidité, résistance et la rigidité permet la conception de parois minces pour la réduction de poids et matérielles des économies de coûts.
Les opérations d'usinage sont réduits
En raison de la capacité de coulée net-forme supérieure d'alliages de zinc, l'usinage peut être éliminée ou fortement réduite.
Une production plus rapide et durée de vie prolongée
Die casting cadences de production de zinc sont beaucoup plus rapides que l'aluminium ou le magnésium. Couplé avec une durée de vie dépassant souvent 1 million de pièces, outillage et d'utilisation de la machine charges sont considérablement réduits.
Éliminer les roulements et bagues
Zinc's excellente roulement et d'usure permettent une plus grande souplesse de conception et de réduire les coûts de fabrication secondaires en éliminant les petites bagues et porter inserts.
Choix de basse, moyenne et haute production
Une variété de procédés de coulée sont disponibles pour fabriquer économiquement toutes les tailles et les quantités requises.
Source : Interzinc
La simulation numérique du remplissage en fonderie sous pression
En fonderie sous pression, un système d'alimentation efficace et bien conçu permet un remplissage correct de la pièce, une santé pièce correspondant au cahier des charges du client et ne dégrade pas certains éléments de moule (collage, érosion) tout en assurant un temps de cycle et le minimum d'arrêt de production (TRS). Différents outils existent pour réaliser une conception la plus optimisée possible et qui nécessitera un minimum de mise au point et de modifications lors des premiers essais du moule en production.
Rôle du système d'alimentation
Un système d'alimentation doit permettre :
- D'évacuer l'air de l'empreinte le plus complètement possible
- De remplir facilement toutes les zones de pièces
- De pouvoir transmettre la pression de multiplication (P3) aux zones massives ou délicates
- De remplir les pièces (grappe multi-empreintes) de la même manière
Règles de conception
- Longueur d'attaque la plus longue possible (pour permetttre un temps de remplissage court et éviter des trop fortes vitesses à l'attaque)
- Avoir des attaques proches de zones massives
- Limiter le nombre d'attaque (non contigüe) par pièce pour éviter les flux de métal non maîtrisées
- Épaisseur d'attaque suffisante pour transmettre P3 tout en garantissant une découpe aisée
- Eviter d'attaquer en face de petites broches non refroidies (collage) près des attaques de coulée en particulier
- Adapter les sections d'attaques aux différentes zones à remplir
- Assurer un écoulement pulvérisé aux attaques pour disperser au mieux les porosités
Outils
- Le retour d'expérience (REX) et le know-how sur des conceptions antérieures
- Un Outil métier (Salsa 3D, développé par CTIF et vendu par revendu par ESI
- La simulation numérique du remplissage (en interne ou en sous-traitance). CTIF réalise de nombreuses conceptions initiales ou optimisations de moule par simulation numérique pour les fondeurs et les donneurs d'ordre.
Source : CTIF
Source : My little blog fonderie
Nouveaux bras fermés pour luminaire en zamak
IRILUR S. L. - Lampes et accessoires pour lampes, a de nouveau à confier à nous pour créer et fondre leurs nouveaux bras fermés pour luminaire en zinc. Après des mois de travail car nous pouvons dire que son nouveau conception est prêt à être ajoutée à son catalogue des produits.
À la différence de la majorité des sociétés de lampes ou accessoires pour lampes, IRILUR S. L. conduit depuis les années 80 utilisant l'alliage de zinc "moins", appliquée avec succès pour fabriquer ses produits d'éclairage, obtenant obtenir formes et géométries non d'éventuelles avec d'autres matériaux à l'exception des plastiques, Et d'autre part obtenir des améliorations notables de finition de surface en raison de sa stabilité dimensionnelle et à la elle réalisable dans les superficies, supprimant processus de limailles et polissage que fatalement introduisent, dans les pièces fondues en laiton et bronze et dans une faible proportion dans les pressées, variations peu contrôlables des formes initialement envisagées (notamment par des arêtes et courbes de petit radio). Cette protection est obtenue bien avec revêtements organiques (peintures, vernis, laques, émaux) soit par revêtements électrolytiques, dans les laiton sont généralement de nickel et de chrome et dans le cas du moins souvent de cuivre-nickel-chrome.
Ne pas oublier la possibilité pour le moins, à l'instar des autres métaux et de certains plastiques, d'intégrer les revêtements tribológicos de PVD (Physical domaine Deposition), de CVD (Chemical domaine Deposition) ou de PECVD (plasma Enhaced Chemical domaine Deposition) ou les plus récentes à base d'alliages de nickel et de tungstène, que dans certains cas sont substituant ou remplacent les revêtements électrolytiques à base de nickel et de chrome, entre autres particularités n'affectent à l'environnement ni à la santé