manuel de recommandations pour Éviter l’apparition de

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


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.


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.


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.


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.


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.


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.


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.


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.


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.


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.


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


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.


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.


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


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


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


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


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


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.


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


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

manuel de recommandations pour Éviter l’apparition de

Documents