Rôle des masselottes et des refroidisseurs dans les pièces en fonte ductile et précautions à prendre lors de leur conception

Il est bien connu que la qualité des pièces en fonte ductile dépend non seulement des matériaux et des procédés utilisés, mais aussi de la conception des colonnes montantes et des refroidisseurs. Une conception optimale permet non seulement de réduire le nombre de colonnes montantes et d'améliorer la qualité des pièces en fonte ductile, mais aussi de diminuer les coûts de production et d'accroître la rentabilité. Par conséquent, pour atteindre ces objectifs, il est essentiel de comprendre le rôle des colonnes montantes et des refroidisseurs, ainsi que les points à prendre en compte lors de leur conception.

Le rôle des colonnes montantes et des refroidisseurs de fonderie

Lors du processus de moulage par coulée, il convient de prévoir un métal liquide qui doit être compensé en raison des variations de volume afin d'éviter les défauts de retrait dans la pièce moulée.

Le rôle des colonnes montantes et des refroidisseurs de fonderie

1) Accélérer la vitesse de refroidissement de la partie chaude de la pièce moulée, afin que celle-ci tende à se solidifier simultanément, ce qui contribue à prévenir les déformations ou les fissures dans la pièce moulée et peut réduire la ségrégation.

2) Utilisés conjointement avec des masselottes, les systèmes de coulée accélèrent le refroidissement localisé des pièces moulées, renforcent les conditions de solidification séquentielle et optimisent la compensation du retrait des masselottes ainsi que l'extension de leur plage de compensation. Ceci permet non seulement de prévenir le retrait et les défauts de retrait dans les pièces moulées, mais aussi de réduire le nombre ou le volume des masselottes et la pente de compensation du retrait, et d'améliorer le rendement du procédé de moulage de la fonte ductile.

3) Accélérer la vitesse de refroidissement de certaines parties spéciales des pièces moulées, afin d'atteindre l'objectif d'améliorer la dureté de surface et la résistance à l'usure des pièces moulées et d'affiner la structure de la matrice.

4) Placez les refroidisseurs dans des endroits où il est difficile de mettre en place des colonnes montantes ou où les colonnes montantes ne sont pas faciles à compenser le retrait, pour réduire ou empêcher le retrait et le rétrécissement.

5) Pour la fonte ductile, l'utilisation de refroidisseurs pour le refroidissement peut augmenter le gradient de température à la surface ou au centre de la pièce coulée, ce qui est bénéfique pour améliorer l'utilisation de l'expansion de graphitisation et améliorer l'effet de compensation du retrait des masselottes.

Le mode de solidification de la fonte ductile est la solidification en pâte. Lors de la conception, il convient de tenir compte de ce mode de solidification et de réaliser une simulation de solidification afin de vérifier la validité du procédé. Bien entendu, pour une conception globale, il est essentiel de considérer la colonne montante et la colonne de refroidissement de manière intégrée. Par conséquent, lors de la conception de la colonne de refroidissement et de la colonne montante, il est impératif de prêter attention aux points suivants :

La colonne montante doit pouvoir fournir suffisamment de fer en fusion pour compenser le retrait.

La colonne montante doit être fonctionnelle : la colonne montante aveugle doit comporter un noyau Williams et un œillet d’aération, et la colonne montante ouverte doit être équipée d’un manchon chauffant.

La colonne montante possède une distance d'alimentation pour le retrait, qui dépend de l'épaisseur de la paroi et de la qualité métallurgique du fer en fusion. Cette distance peut être : horizontale : 10 à 2 fois l'épaisseur de la section ; verticale : 15 à 4 fois l'épaisseur de la section.

Il est important de noter que la fonte ductile forme une couche solide au contact du moule. Cette couche (2 à 3 mm) est plus importante pour les pièces à parois minces que pour les pièces à parois épaisses.

Le refroidissement ne pourra jamais compenser le retrait du fer en fusion ; il ne fera que transférer ce retrait à d'autres zones.

L'effet maximal du refroidissement est : la moitié de son épaisseur ou la moitié de l'épaisseur de la paroi, selon la plus petite des deux valeurs.

La section refroidie réduit la distance d'alimentation du tube de coulée. La partie environnante du tube ne peut pas être refroidie. Plus on se rapproche du tube, plus l'épaisseur de la zone refroidie est faible.

Dans la conception globale, il est essentiel de dissiper ce malentendu : le refroidissement réduit uniquement le module d'Young de la pièce moulée et ne compense pas le retrait. Nombreux sont ceux qui pensent, à tort, que le refroidissement peut résoudre, voire éliminer, le retrait. En réalité, le refroidissement réduit le module d'Young de la pièce en fonte ductile à l'endroit traité, et le retrait se propage aux autres parties.