Fonte injectée en aluminium et zamak. Industrias DOJE S.L.

La tomographie est une nouvelle technologie CND (Contrôle Non Destructif) permettant d'obtenir une reconstruction 3D des défauts internes. Les défauts peuvent donc être visualisés et quantifiés avec précision (position dans l'espace, taille, facteur de forme, ...).

Quel est le principe de la tomographie ?

La tomographie consiste à utiliser une source radio (micro foyer) sur une pièce ou un échantillon en rotation. L’image en 3D est ensuite reconstruite par calcul.

Par rapport à d’autres moyens d’analyse de défauts internes, la tomographie présente des avantages :
- vrai image en 3D qui permet de visualiser et diagnostiquer finement les défauts interne,
- quantification (de la géométrie pièce et des défauts)

Mais impose également des contraintes :
- coût de l’outil
- temps d’analyse.

Que permet d'analyser la tomographie ?

La tomographie permet de faire deux choses:
- Du contrôle dimensionnel sur pièce 3D
- Du contrôle de santé interne sur pièce

Un fondeur peut-il s'équiper ?

Oui, certains ont commencé à le faire à des fins de contrôle dimensionnel et de santé pièce. Des clients ou centres de R&D sont équipés également d'un tomographe.

La quantification de défauts internes

La micro-tomographie, utilisé par CTIF dans un projet de R&D, a permis d'acquérir des images avec une résolution comprise entre 3 µm et 20 µm (1 voxel = 20 µm). Différents matériaux ont été analysés (Al Si9Cu3, Al Si12, Al Si17Cu3, zamak, magnésium, fonte GS, mousse d'aluminium). La grande majorité concernait la fonderie sous pression (Al, Zn), sujet de ce projet de R&D.

La tomographie permet d'avoir accès aux informations suivantes :
- taux de porosité (dans une zone de pièce)
- diamètre des pores (moyen, mini, maxi)
- facteur de forme des pores
- distance des pores à la peau de pièce. Ce paramètre a une importance cruciale pour la tenue en fatigue (en flexion alternée, mais également dans une moindre mesure en traction/compression) dans le sens où les défauts très proches de la surface initient les fissures de fatigue.

Toutes ces données nécessitent cependant une opération de dépouillement manuelle :
- Isoler la zone intéressante
- Réaliser une opération de seuillage (transformation d'une image initiale en niveau de gris en une image binaire noir-blanc). L'opération de seuillage (en analyse d'image) est clairement la plus délicate.
- Opérations d'érosion et dilatation qui permettent d'éliminer le bruit (résultant du seuillage) et les trop petits défauts afin d'avoir un nombre de pores facilement analysable.
- Analyse proprement dite du fichier pour rendu réaliste et transfert vers un tableur type Excel.

Traitement d'image

Analyse et quantification des pores

Distance à la surface (et diamètre de pore en ordonnée) pour une pièce en aluminium de 3.5 mm d'épaisseur

Pores par rapport à la surface de pièce (gauche et droite) de pièce.

La zone en peau de pièce est relativement saine.

Images de défauts 3D en tomographie

Micro-retassure (vue 3D) - Shrinkage

Reprise (vue 3D) - Cold shut

Soufflure (vue 3D) - Blowhole pores

Retassure (vue 3D) sans filtrage - shrinkage (without erode and dilate operations)

Retassure (Al Si9Cu3)

Vídeos

1. Tomographie Medical
2. Reprise
3. Retassure
4. Soufflo Retassure
5. Soufflure

Un moyen de CND d'avenir

La tomographie est un moyen de contrôle qui commence à sortir de la R&D et est amené à se développer industriellement dans l'avenir car permettant d'accéder à des informations complémentaires par rapport à la radioscopie.

Source: My little blog fonderie

Une pièce de fonderie, qu'elle soit en fonte en aluminium ou en acier, possède des propriétés mécaniques en statique (Rm, Rp0.2, allongement) et en dynamique (limite d'endurance en fatigue) qui résultent d'un certain nombre de paramètres (conception de la pièce, éléments d'alliage, ..., finesse de la microstructure).

Les facteurs importants

Les principaux facteurs qui impactent sur les caractéristiques mécaniques (en statique comme en dynamique) d'une pièce sont :

• La teneur en éléments d'alliage qui entrent dans la composition chimique de la pièce (Al-Si7Cu3Mg pour un aluminium ou 2.7 % C, 0.6 Si, 4.2 % Ni et 1.6 % Cr pour une fonte Ni-Hard)
• L'absence de défauts internes ou externe dans les parties de pièces sollicitées mécaniquement. On spécifie généralement un niveau de défaut acceptable (classe 1 pour les retassures en zone désignée par exemple) dans le CdC pièce. L'impact des défauts sur les caractéristiques mécaniques peut être appréhendé finement
• Le tracé de la pièce (et par exemple l'absence de zones de concentration de contraintes ou de zones massives isolées)
• Le type de microstructure obtenue. Par exemple, 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 intermétalliques (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 DAS (Dendritic Arm Spacing) en µm pour les alliages d'aluminium
• Les micro-éléments d'addition en très faibles quantités (quelques ppm versus quelques % pour les éléments d'alliage traditionnels)
• Un traitement thermique ultérieur qui modifie la microstructure (transformation de l'austénite en martensite pour les aciers par exemple). Pour les alliages Al-Si par exemple, c'est l'addition de magnésium qui permet lors du traitement thermique d'augmenter les caractéristiques mécaniques
• Les opérations d'usinage qui peuvent faire déboucher en surface des porosités ou amener des contraintes résiduelles
• Un traitement ultérieur (shot peening local ou compression isostatique à chaud par exemple)

Source : CTIF

Source: My little blog fonderie

Ford a ravi la vedette au dernier Salon de Detroit avec la nouvelle génération de son pick-up F-150 dotée d’une carrosserie en alliage d’aluminium. Il a indiqué que le nouveau modèle pèserait entre 250 et 320 kilos de moins que l’actuel, pour une large part grâce à l’utilisation d’aluminium, et qu’il prévoyait de le commercialiser à des prix proches de ceux de l’actuel (qui s’échelonnent de 24 500 à 55 000 dollars). Le nouveau F-150 s’inscrit dans la stratégie de réduction de la consommation des véhicules du constructeur. Ford n’a pas donné d’indication concernant la consommation du véhicule, mais selon des informations parues dans la presse, il viserait une consommation de carburant sur route de 7,8 litres aux 100 kilomètres.

Des coûts de matériaux plus importants

La décision de remplacer la carrosserie en acier du véhicule le plus vendu aux États-Unis et le plus rentable de Ford par une carrosserie en aluminium pourrait révolutionner le marché américain des utilitaires, mais aussi réduire les bénéfices du constructeur. Elle implique en effet des coûts de matériaux plus élevés, d’importants investissements dans les outils de production et l’ingénierie, ainsi que le risque d’une mise en fabrication compliquée et troublée et d’une possible résistance de la clientèle. Se pose également le problème des coûts de réparation des panneaux de carrosserie et par ricochet du montant des primes d’assurance.

Une réparation facile des panneaux endommagés

Ford a souligné à cet égard que le modèle avait été conçu pour être réparé facilement. Il s’est en outre engagé à aider financièrement ses concessionnaires et les ateliers de réparation pour que les panneaux de carrosserie endommagés puissent être remplacés ou réparés à un coût compétitif. Eric Noble, président de la société de conseil The CarLab, a estimé que l’utilisation d’aluminium augmenterait le coût du nouveau F-150 d’au moins 1 000 dollars, sachant que l’aluminium est environ trois fois plus cher que l’acier.

Source : www.ccfa.fr

Source: My little blog fonderie

Le silicium est l'élément d'alliage majoritaire de la quasi totalité des alliages d'aluminium de fonderie aussi bien en moulage gravité sable et coquille (Al Si7Mg0.3, Al Si12, Al Si7Cu3, ...) qu'en fonderie sous pression (Al Si9Cu3Fe, Al Si17Cu3). Le silicium est également utilisé dans les alliages ferreux où il est ajouté sous forme de ferrosilicium. Il existe industriellement essentiellement trois qualités de silicium qui se distinguent par leur niveau d'impureté. Le silicium pour la métallurgie présente un faible niveau de pureté alors que les applications électroniques et solaires photo-voltaïque nécessitent un niveau de pureté beaucoup plus important.