Les meilleurs produits de fonderie sont le fruit du travail d'ingénieurs concepteurs expérimentés et d'une fonderie capable de suivre la conception de manière transparente. La sélection ou l'amélioration d'une conception de moulage appropriée pour fabriquer des pièces de moulage en métal de petite ou de grande taille peut parfois s'avérer difficile. Les considérations relatives à la conception de la coulée sont les facteurs que les ingénieurs de la fonderie doivent prendre en compte lorsqu'ils développent des solutions de coulée de métaux. Cet article couvre toutes les considérations importantes relatives à la conception de la coulée avant le processus de coulée des métaux. Cette étape est essentielle car elle garantit la stabilité, la flexibilité et la longévité du produit. Nous espérons que cet article vous aidera à sélectionner la bonne conception ou à revoir la conception du fournisseur pour vos applications.
Tout ingénieur concepteur devrait suivre les considérations primaires suivantes en matière de conception de pièces moulées.
- Sélectionnez un processus de moulage de métaux/méthode approprié aux caractéristiques mécaniques de la pièce en fonction des considérations de conception du moulage. Par exemple, Dawang Metals dispose de trois procédés de moulage : coulée d'investissement, coulée sur sable et coulée en coquille. Chaque procédé de coulée présente des avantages et des inconvénients.
- Les concepteurs doivent tenir compte de l'emplacement du moule et des portes. La conception doit prévoir une alimentation uniforme en métal fondu.
- Le processus global de moulage doit garantir les contrôles et les pratiques idéales.
Considérations relatives à la conception de la coulée
Certains facteurs affectent la coulée et la solidification de l'alliage pendant le moulage du métal. Plus précisément, ces facteurs affectent le type de processus de coulée, la forme des sections et des jonctions de la coulée, l'aspect de la surface, l'intégrité interne de l'alliage coulé et la précision dimensionnelle. Ces facteurs de conception de la coulée sont fortement recommandés dans la conception de la coulée de métal.
La conception professionnelle de moulages permet de créer des moulages de métaux de haute qualité. Il est essentiel de comprendre la géométrie du moulage, le type d'alliage et le processus de moulage préféré pour éviter les prix élevés et les problèmes de perte de temps.
Forme et taille
La forme et la taille sont les premiers éléments à prendre en compte pour déterminer le type de méthode de moulage. En général, si le métal cible est de forme ronde, la méthode de moulage à la cire perdue est la plus appropriée. D'autre part, les ingénieurs peuvent choisir entre le moulage en sable et le moulage par centrifugation en fonction de la complexité de la conception.
En outre, le type de méthode de coulée des métaux dépend également de la taille des pièces coulées. Les usines Dawang Metals sont capables de produire des pièces métalliques lourdes. Dans ce cas, la méthode de moulage en sable permet de produire des pièces plus lourdes que la méthode de moulage à la cire perdue. Par conséquent, la forme et la taille sont les principales considérations en matière de conception de pièces coulées pour les conceptions professionnelles.
Vie des fluides
La durée de vie du fluide fait référence à la liberté d'écoulement de l'alliage métallique en fusion à l'intérieur du moule. La durée de vie du fluide est la période entre l'état de fusion et l'état de refroidissement qui s'écoule via de petits tubes dans la chambre du moule avec la surface de conception parfaite. La durée de vie du fluide détermine l'épaisseur de la paroi du moule et la longueur de la section fine. D'autre part, la durée de vie du fluide dépend également de la température donnée à la cavité du moule.
Les propriétés métallurgiques et l'état chimique uniques de l'alliage déterminent également la durée de vie du fluide. Par conséquent, la durée de vie d'un alliage modifie les éléments structurels et esthétiques du moulage.
Solidification Rétraction
La rétraction du métal fait référence au changement interne et externe de l'alliage métallique en fusion à l'état solide sur une surface donnée. Le retrait est crucial dans les considérations relatives à la conception des pièces coulées, car il modifie de manière inattendue les dimensions de la pièce. Les ingénieurs concepteurs de moulage doivent tenir compte de la propriété de retrait d'un métal pour créer une forme et une intégrité de moulage précises.
Pendant le refroidissement du métal en fusion, le retrait de solidification crée trois stades de retrait différents : L'étape de retrait du liquide, l'étape de passage du liquide au solide et l'étape du solide. Dans les considérations relatives à la conception de la coulée, l'étape de retrait du liquide n'a pas d'incidence significative, alors que les autres étapes de solidification sont importantes pour la conception globale.
L'outillage est le processus de fabrication de moules sur mesure qui calcule la dimension du retrait pour atteindre les tolérances requises. Le moulage à la cire perdue ou le moulage au sable réalise en outre le retrait de solidification par le processus d'injection. L'injection fait référence au système de distribution du métal en fusion.
Formation de crasse
Certains alliages métalliques sont susceptibles de s'oxyder et de former des scories ou des crasses. Ces scories se transforment ensuite en pièces rondes ou non métalliques sur la pièce coulée. Toutefois, la fonderie peut résoudre ce problème en améliorant la qualité et les méthodes de coulée.
En revanche, les ingénieurs concepteurs peuvent également résoudre ce problème en plaçant les surfaces essentielles dans la partie inférieure du moule, qui est plus susceptible de s'oxyder.
Température de coulée
La "température de coulée" désigne le point de température critique auquel le métal en fusion est prêt à être introduit dans la cavité du moule. Parfois, en raison d'un excès de température, la pièce coulée peut présenter du sable collant ou une surface rugueuse.
Dans ce cas, la concentration de chaleur peut poser des problèmes avec les alliages à basse température. Un concepteur de moulage peut envisager une meilleure géométrie pour éliminer la chaleur dans la cavité du moule.
Écoulement des fluides
L'écoulement du métal en fusion est l'une des considérations les plus cruciales des concepteurs de pièces moulées. Un écoulement laminaire des métaux en fusion doit être envisagé pour éviter la formation de crasses inhabituelles, les turbulences, le déplacement du noyau et l'érosion des parois.
La turbulence est l'un des défauts de coulée les plus courants dans les méthodes de coulée des métaux. Elles sont dues à la vitesse et à la direction du métal liquide en fusion. Les concepteurs peuvent réduire les turbulences en améliorant le système de vannes afin d'obtenir un écoulement plus régulier du métal en fusion.
En particulier, les angles aigus dans la section de conception sont la principale cause de turbulence. Par conséquent, les coins doivent être arrondis pour éviter les défauts tels que les turbulences, l'érosion des parois ou le déplacement des noyaux.
Le système de transformation de la chaleur
Un système de chauffage approprié est essentiel pour obtenir une coulée de métal parfaite. Par conséquent, un système de gestion de la chaleur idéal est nécessaire pour la géométrie de la conception de la coulée. La solidification directionnelle est un facteur critique pour définir un système de gestion de la chaleur parfait.
La solidification directionnelle fait référence au processus de solidification des parois de la cavité vers l'intérieur. Une conception géométrique appropriée peut garantir un gradient thermique continu afin d'éviter un retrait inattendu. Parfois, un flux régulier de fluides peut ne pas suffire. Dans ce cas, des refroidissements externes peuvent accélérer la solidification.
Il existe deux types de refroidissements : les refroidissements internes et les refroidissements externes. Les refroidisseurs internes se trouvent généralement à l'intérieur de la cavité du moule, tandis que les refroidisseurs externes se trouvent à l'extérieur du moule. Les refroidisseurs externes sont faits de fer, de cuivre et de graphite, qui peuvent réduire la chaleur de la coulée plus rapidement que le moule environnant. L'objectif principal de ces refroidisseurs est d'assurer un processus de solidification correct du métal.
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Pourquoi faut-il éviter la concentration de métal au niveau des articulations ?
Comme indiqué précédemment, le processus de solidification peut ne pas être le même à tous les endroits d'un moule. Dans ce cas, les refroidissements permettent d'éliminer la chaleur et d'obtenir un processus de solidification parfait. En général, le processus de solidification aux joints est plus lent qu'aux autres endroits. C'est pourquoi les refroidissements internes sont très utiles à cet endroit.
Dans ce cas, il convient d'éviter la concentration de métal au niveau des joints. Sinon, des défauts de coulée peuvent apparaître en raison d'un processus de solidification anormal.
Considérations relatives à la conception des jonctions
Les joints tels que L, T, V, Y et + sont les exemples les plus courants de joints dans la fonte des métaux. L'endroit des joints contient un volume plus important que les autres endroits de la pièce. Ce volume plus élevé représente la zone des points chauds extrêmes. Ce type d'endroit peut provoquer une solidification anormale.
Les ingénieurs concepteurs peuvent résoudre ce problème en modifiant la conception de la jonction, en remplaçant les arêtes vives par des coins arrondis. L'utilisation de refroidisseurs internes pour les joints de type T et + peut résoudre le problème.
Tolérance dimensionnelle
La tolérance fait partie intégrante de la conception des pièces moulées. La tolérance dimensionnelle fait référence à l'écart le plus proche de la mesure requise du métal coulé. Selon la norme de tolérance de la fonte, la fonte à la cire perdue peut limiter une tolérance linéaire de ±0,13 mm jusqu'à 25 mm, et la fonte au sable peut définir une tolérance de ±0,53 mm jusqu'à 175 mm. En général, le moulage à la cire perdue présente moins de tolérances que les autres méthodes de moulage des métaux.
Finition de surface
Toutes les pièces moulées nécessitent une finition de surface. Il s'agit de la texture externe du métal coulé. En général, le moulage à la cire perdue présente une meilleure finition de surface que la méthode de moulage au sable. Cela signifie que le moulage à la cire perdue nécessite moins d'usinage que le processus de moulage au sable. D'autre part, si l'acheteur exige un moulage en sable avec une finition de surface plus raffinée, les ingénieurs concepteurs opteront pour une conception plus complexe. Un plan plus élaboré coûtera plus de temps et d'argent.
L'état de surface fait donc partie intégrante des facteurs à prendre en compte dans la conception des pièces moulées. Les différentes méthodes de moulage exigent des taux de finition de surface différents.
Exigences finales pour l'usinage
Une fois que le métal en fusion a été mis en forme, il n'a pas encore atteint la forme souhaitée. Plus tard, il passera par l'étape de l'usinage final et enlèvera certaines parties de la pièce de métal coulé. Cela signifie que les ingénieurs concepteurs doivent tenir compte de la quantité spécifique de matériaux retirés de la dernière pièce de fonderie. Il s'agit donc d'une partie intégrante des considérations relatives à la conception des pièces moulées.
Dans les coulées d'acier au carbone, la couche de décarburation apparaît au cours du processus de coulée. Par conséquent, la surépaisseur d'usinage doit être égale à l'épaisseur de la couche de décarburation. La surépaisseur d'usinage est de 2 ~ 4 mm, et les autres traitements de surface sont de 0,5 ~1,5 mm.
L'usinage est un processus long et coûteux. C'est pourquoi Dawang Metals trouve d'autres moyens de trouver une meilleure solution. Dans ce cas, à la place des fabrications, des pièces forgées et du moulage conventionnel, le processus de fabrication de la forme proche du filet combine le moulage en sable ou le moulage à la cire perdue avec le moulage par centrifugation. La méthode de mise en forme proche du filet est proche de la dimension requise. Cette méthode permet donc de réduire la nécessité d'un usinage final.
Conclusion
Une coulée de métal parfaite passe par une excellente conception et de nombreuses considérations relatives à la conception de la coulée. Dawang Metals utilise les technologies les plus récentes pour mener à bien toutes ces considérations de conception. Ainsi, les produits de Dawang ont une réputation sur le marché mondial de la fonderie.
Toutefois, nos clients sont invités à proposer n'importe quelle conception de moulage. En vérifiant les considérations de conception, nos experts en moulage fourniront des suggestions de conception si nécessaire. Nos clients sont également invités à poser toutes les questions concernant les méthodes de moulage.
