Les caractéristiques de performance des pièces moulées en aluminium sont généralement comprises comme une combinaison de caractéristiques importantes lors des étapes de remplissage du moule, de cristallisation et de refroidissement. Ceux-ci incluent la fluidité, le retrait, l’étanchéité, la contrainte de moulage et la respirabilité. Ces caractéristiques des alliages d'aluminium dépendent de la composition de l'alliage, mais sont également liées aux facteurs de forgeage, à la température de chauffage de l'alliage, à la complexité du moule, au système de portes et de colonnes montantes et à la forme des portes.
1. Fluidité : La fluidité fait référence à la capacité de l’alliage fondu à remplir le moule. Les spécifications de fluidité déterminent si l’alliage peut être utilisé pour forger des pièces moulées complexes. Les alliages d'aluminium eutectiques ont généralement une meilleure fluidité.
De nombreux facteurs affectent la fluidité, notamment la composition, la température et la présence d'hydroxyde de nickel, de composés métalliques et d'autres particules solides contaminants sur l'alliage fondu. Cependant, les facteurs externes fondamentaux sont la température de coulée et la pression de coulée (communément appelée tension de coulée).
Dans la production réelle, étant donné une composition d'alliage fixe, en plus de renforcer le processus de fusion (affinage et élimination des scories), il est également nécessaire d'améliorer le processus de coulée (perméabilité du moule en sable, ventilation du moule métallique et température) et d'augmenter la température de coulée sans modifier la qualité de la coulée pour assurer la fluidité de l'alliage.
2. Retrait
Le retrait est l’une des principales caractéristiques des alliages d’aluminium moulés. De manière générale, le processus d'un alliage depuis la coulée du liquide jusqu'à la solidification et le refroidissement à température ambiante peut être divisé en trois étapes : le retrait du liquide, le retrait de solidification et le retrait du solide. Le retrait d'un alliage a une influence décisive sur la qualité des pièces moulées, affectant la porosité de retrait, la génération de contraintes, la formation de fissures et les changements dimensionnels. Le retrait de coulée est généralement divisé en retrait volumétrique et retrait linéaire. En production réelle, le retrait linéaire est généralement utilisé pour mesurer le retrait de l'alliage.
La spécification de retrait des alliages d'aluminium est généralement décrite sous forme de pourcentage, appelé taux de retrait.
(1) Retrait Volumétrique
Le retrait volumique comprend le retrait liquide et le retrait de solidification. De la coulée à la solidification, l’alliage fondu subit un retrait macroscopique ou microscopique dans les régions de solidification ultérieures. Cette porosité de retrait macroscopique, provoquée par le retrait, est visible à l'œil nu et est classée en porosité de retrait concentrée et porosité de retrait perméable. La porosité de retrait concentrée est importante et concentrée, répartie au sommet de la pièce moulée ou aux points chauds et épais. La porosité de retrait perméable est dispersée et infime, principalement répartie au niveau des pivots de coulée et des points chauds. La porosité de retrait microscopique est invisible à l'œil nu et est principalement répartie sous les joints de grains ou entre les dendrites.
La porosité de retrait et le relâchement sont des défauts importants dans les pièces moulées, causés par un retrait liquide dépassant le retrait solide. La production a montré que plus la plage de solidification de l'alliage d'aluminium moulé est basse, plus il est sujet à une porosité de retrait concentrée ; plus la plage de solidification est large, plus elle est sujette à une porosité de retrait perméable. Par conséquent, la conception doit garantir que l'alliage d'aluminium moulé est conforme au principe de solidification séquentielle, ce qui signifie que le retrait volumique de la pièce moulée depuis le liquide jusqu'à l'étape de solidification doit être compensé par l'alliage fondu afin que la porosité de retrait et le relâchement soient concentrés dans les colonnes montantes externes de la pièce moulée. Pour les pièces moulées en alliage d'aluminium sujettes à la porosité, davantage de colonnes montantes sont nécessaires que pour une porosité à retrait concentré, et les refroidisseurs doivent être placés dans les zones sujettes à la porosité pour augmenter la vitesse de refroidissement et permettre une solidification simultanée ou rapide.
(2) Retrait linéaire : Le retrait linéaire affecte directement la qualité de la pièce moulée. Plus le retrait linéaire est important, plus la tendance aux fissures et aux contraintes dans la pièce moulée en aluminium est grande ; plus le changement dans les dimensions et la forme de la pièce moulée après refroidissement est important.
Différents alliages d'aluminium ont des taux de retrait de forge différents. Même pour le même alliage, différentes pièces moulées auront des taux de retrait différents. Sur la même pièce moulée, les taux de retrait pour la longueur, la largeur et la hauteur seront également différents. Le taux approprié doit être déterminé en fonction de la situation réelle.
3. Fissuration à chaud : Les fissures à chaud dans les pièces moulées en aluminium se produisent principalement parce que la contrainte de retrait dépasse la force de liaison entre les grains métalliques. La plupart des fissures se forment le long des joints de grains. L'observation de la surface de rupture d'une fissure révèle que le métal au niveau de la fissure est généralement oxydé et perd son éclat métallique. Les fissures s'étendent le long des joints de grains, sont de forme dentelée, sont plus larges en surface et plus étroites à l'intérieur, et certaines traversent même toute la face d'extrémité de la pièce moulée. Différentes pièces moulées en alliage d'aluminium présentent des tendances variables à la fissuration. En effet, plus la différence entre la température à laquelle une structure cristalline complète commence à se former pendant le processus de solidification et la température de solidification est grande, plus le retrait de l'alliage est important et plus la tendance à développer des fissures à chaud est forte. Même pour le même alliage, la tendance à développer des fissures à chaud peut différer en raison de facteurs tels que la résistance au moule, la structure de coulée et le processus de coulée. En production, des mesures telles que l'utilisation de moules de type à recul - ou l'amélioration du système de déclenchement des pièces moulées en aluminium sont souvent utilisées pour éviter les fissures. La méthode de l'anneau de fissure à chaud est généralement utilisée pour détecter les fissures à chaud dans les pièces moulées en aluminium.
4. Performances d'étanchéité Les performances d'étanchéité des pièces moulées en aluminium font référence au niveau d'étanchéité à l'eau dans les pièces moulées en aluminium de type cavité-sous l'influence d'un gaz ou d'un liquide à haute-pression. Les performances d'étanchéité reflètent essentiellement la densité et la clarté de la structure interne de la pièce moulée.
Les performances d'étanchéité des pièces moulées en aluminium sont liées aux propriétés de l'alliage. Plus la plage de solidification de l'alliage est basse, plus la tendance au développement de porosité est faible et plus la formation de porosité précipitée est faible, ce qui entraîne de meilleures performances d'étanchéité. L'étanchéité à l'air du même alliage de coulée d'aluminium est également liée au processus de coulée. Par exemple, abaisser la température de coulée, utiliser des refroidissements pour accélérer le refroidissement et permettre la solidification sous pression peuvent tous améliorer l'étanchéité à l'air des pièces moulées en aluminium. L'étanchéité à l'air des pièces moulées peut également être améliorée en utilisant une imprégnation pour colmater les fuites.
